Особливості популяцій рослин та тварин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Полтавський національний технічний університет

імені Юрія Кондратюка

Факультет нафти і газу та природокористування

Кафедра Екології

Курсова робота

"Загальна екологія (та неоекологія)"

Видано студентці групи

01 - СЕ Цигрик Марині

Зміст

Вступ

1. Популяція як об'єкт використання моніторингу та управління

2. Чисельність популяції

3. Особливості популяцій рослин та тварин

4. Атмосфера

5. Клімат як властивість тропосфери. Кліматоутворюючі фактори

6. Практична частина

Висновок

Використана література

Вступ

Сьогодні, коли на всій планеті під впливом людини відбулися помітні зміни як живої, так і неживої природи, дедалі більшого значення набуває гармонійна взаємодія суспільства і природного довкілля, оскільки людина отримує від природи все необхідне для життя: енергію, продукти харчування, матеріали, черпає в ній емоційну й естетичну наснагу. Тому вкрай необхідна не лише чітка стратегія охорони природного середовища та посилення контролю за природокористуванням, але й добре продумана система екологічної освіти й виховання населення.

Екологія - відносно молода наука, ще не так давно нею цікавилося невелике коло спеціалістів. Останніми десятиріччями вона почала швидко розвиватись. Цьому сприяла необхідність вирішення таких важливих проблем сучасності, як раціональне використання природних ресурсів, профілактика забруднення середовища промисловими відходами та транспортом, запобігання знищенню природних угруповань, збереження генофонду рослинного і тваринного світу. Екологія дає уявлення про те, яким чином досягти симбіозу техніки, виробництва і природи.

Навчальний курс «Загальна екологія (та неоекологія)» є базовим загальноосвітнім світоглядним курсом, який сформувався як міждисциплінарна наука, що вивчає місце людського суспільства в природному середовищі.

Для сучасної людини знання основ екології не менш важливе, ніж основ фізики, хімії, математики. Екологізація виробництва - один з провідних напрямів науково-технічного прогресу, покликаної не тільки забезпечити узгоджене функціонування природних і технічних систем, а й значно підвищити ефективність останніх. Таким чином, екологія все більше набуває особливостей прикладної науки.

Побудова та основні розділи курсової роботи

Тематика курсових робіт розроблена, виходячи з вимог навчальної програми.

Курсова робота складається з двох частин: теоретичної і практичної, відповідно до виконуваного варіанта, який береться у журналі вихідних даних, або в методичних вказівках до виконання даної курсової роботи за двома останніми цифрами залікової книжки.

Титульний аркуш, текст і графіка виконуються згідно з ДСТУ 3008-95.

Курсова робота повинна бути надрукована або написана від руки на одному боці білого паперу формату А4 (210х297 мм), переплетена або зброшурована у папці. Обсяг тексту становить 25-30 сторінок з дотриманням полів: зліва 20 мм, зверху, знизу, справа - 5.

Нумерація сторінок курсової роботи має бути суцільною, починаючи з титульного аркуша та завдання, на яких номери сторінок не ставиться. Далі йде нумерація таким чином: реферат - 3, зміст - 4, "Вступ" - 5 і т.д. Номери ставляться знизу, по середині сторінки. У загальну нумерацію включаються також таблиці, рисунки, список літератури та текстові додатки.

Кількість ілюстрацій визначається змістом курсової роботи. Головна тема ілюстрацій - надати тексту певну ясність і конкретність. Усі ілюстрації називаються рисунками й нумеруються послідовно арабськими цифрами. Рисунки розташовуються у тексті після посилання на них. Вони виконуються тушшю та кольоровими олівцями.

1. Популяція як об'єкт використання моніторингу та управління

Кожна популяція існує в певному місці, де поєднуються ті чи інші абіотичні та біотичні фактори. Таке місце поєднання виступає як своєрідна адреса популяції. Якщо вона відома, то існує ймовірність знайти там саме цю популяцію.

Перевищення порогів використання популяцій завжди загрожує серйозними наслідками. Найбільш яскравим прикладом є вісім популяцій атлантичного оселедця, що знаходиться в акваторії Північно-Західної Атлантики. У 1975 р. спеціалісти виявили критичне зниження чисельності особин та потенціалу відтворення оселедців в цих популяціях. Але масовий промисел проте не був припинений. У результаті до початку 80-х років чисельність оселедців в цих популяціях знизилася так сильно, що їх промисловий вилов став нерентабельним, Підірвані колись популяції атлантичного оселедця до сих пір не відновили свою базову чисельність і людство втратило досить важливий ресурс харчів.

Першою надорганізмовою біологічною системою є популяція. Термін популяція запозичений з демографії В. Іогансеном у 1905 р. для позначення групи особин одного виду, а іноді навіть однорідної сукупності особин різних видів.

Популяція (англ. populyatsіon - населення) - це сукупність особин одного виду, які відтворюють себе протягом великої кількості поколінь і тривалий час займають певну територію, функціонуючи і розвиваючись в одному, або в ряді біоценозів. Популяція - елементарна еволюційна одиниця, екологічною ознакою якої є щільність, розподіл особин за віком і статтю, характер розміщення в межах екосистеми чи угруповання, тип росту та інше.

Популяція як елементарна біосферна одиниця життя є першим акцептором, який сприймає всю різноманітність порушень, що вносить у навколишнє середовище діяльність людини. Якщо антропогенна діяльність навіть і не направлена прямо на ту чи іншу популяцію, вона опосередковано сприймає такі дії. Оцінка порогу стійкості популяцій до таких опосередкованих впливів - це теж важлива прикладна задача.

При всіх видах використання природних ресурсів об'єктом діяльності людини виявляються, в першу чергу, популяції рослин та тварин - лікарських, сировинних, рибних, мисливських і т.п. В усіх таких випадках використання спирається на здатність природних популяцій до автономної регуляції чисельності. Після вилучення з популяції тієї чи іншої частини особин, їхня чисельність в популяції поступово відновлюється. Більш того, помічено, що в багатьох випадках вилучення з популяції деякої кількості особин веде до збільшення потенціалу її відтворювання. А.В.Яблоков (1987 р.) підкреслював, що визначення меж відведення особин та біомаси з популяції є центральним завданням природокористування.

Популяція живих організмів практично завжди виступає як базова одиниця використання та управління. Окрім чисельності особин, стійкість популяцій в умовах користування визначається і рядом інших популяційних параметрів - статевою, віковою та розмірною, просторовою структурою та ін. При постійному спостереженні (моніторингу) за попу­ляційними параметрами та контролі за величиною вилучення з популяції особин популяції можуть існувати та зберігати свої корисні властивості необмежене довгий час.

Управління чисельністю особин в популяціях є актуальним і для видів рослин і тварин, які називаються «шкідниками». Еколого-популяційний підхід повністю виключає таке поняття, як знищення популяції, або, ще більше, біологічного виду як шкідливого для людини. Замість цього зусилля повинні бути спрямовані на знаходження таких порогів чисельності популяції, при яких вони б стійко існували в природних або штучних біоценозах, але не завдавали економічно помітних збитків людині.

У наш час десятки тисяч видів рослин та тварин потребують охорони. При біомоніторингу опора на популяційні параметри стає найбільш надійним засобом отриман­ня широкої інформації про стан видів рослин і тварин в різних екосистемах.

2. Чисельність популяції

Основною властивістю популяцій, як і інших біологічних систем є те, що вони у невпинному русі, постійно змінюються. Це позначається на усіх параметрах: продуктивності, стійкості, структурі, розподілі у просторі.

До найважливіших властивостей популяцій належить динаміка властивої їм чисельності особин і механізми для її регулювання. Будь-яке значне відхилення чисельності особин в популяціях від оптимальної пов'язані з негативні наслідки на її існування. У зв'язку з цим популяції зазвичай мають адаптаційні механізми, які б як зниження чисельності, якщо вона досить перевищує оптимальну, і її відновленню, якщо зменшується нижче оптимальних значень.

Зміна чисельності супроводжується перебудовою вікової структури. Коли кількість збільшується, що відбувається за наявності достатньої кількості необхідних ресурсів (їжі, простору), відзначається зростання частки молодих особин. Зростання чисельності популяції зрештою приводить до зменшення ресурсів, необхідних особам. Спад чисельності супроводжується зменшенням частки особин молодших віку підвищенням смертності і радіомовлення продовжується до наступу наступного сприятливого періоду, зумовлюючого чергове збільшення кількості.

Чисельність популяції - загальна кількість особин пеного виду, присутніх на тій чи іншій території. Наприклад, популяція ладожской нерпи налічує близько 20 тис., азіатського лева - близько 70 особин, зубрів - близько двох тис.

Чисельність популяції - важлива екологічна характеристика популяції. Кількість особин в популяції має величезну еволюційний значення. Але важлива не загальна кількість особин в популяції, а ефективна чисельність - репродуктивна чисельність - не та частина популяції, яка формує генофонд для наступного покоління (генетично ефективна величина).

Для людини ефективна чисельність дорівнює 45, для домової миші - 10, для дрозофіли - 500, для молюска - 230, для мокриці (сухопутного раку) - 19 особин.

Після досягнення заключній фази зростання розміри популяції продовжують коливатися від покоління до покоління навколо деякою більш-менш постійної величини. У цьому чисельність одних видів змінюється нерегулярно з великою амплітудою коливань (комахи-шкідники, бур'яни), коливання чисельності інших (наприклад, дрібних ссавців) мають щодо постійний період, а популяціях третіх видів чисельність коштує від року до року незначно (довгоживучі великі хребетні і деревні рослини).

У природою основному зустрічаються три виду кривих зміни чисельності популяції: стабільний, стрибкоподібний і циклічний. Види, які мають чисельність рік у рік житлом становить підтримує ємності середовища, мають досить стабільні популяції. Така сталість притаманна багатьом видам дикої природи й зустрічається, наприклад, в недоторканих тропічних вологих лісах, де середньорічне кількість осадів та температура змінюються день у день і рік у рік взагалі обмаль.

В інших видів коливання чисельності популяцій носять правильний циклічний характер.

Ряд видів, як-от єнот, переважно мають досить стабільні популяції, проте раз у раз їх кількість різко зростає (підскакує) до найвищого значення, та був різко падає до деякого низького, але щодо стабільного рівня. Ці види належать до популяціям зі стрибкоподібним зростанням чисельності Раптове збільшення кількості відбувається за часовому підвищенні ємності середовища для даної популяції і може пов'язуватися з поліпшенням кліматичних умов (чинників) і продукти харчування чи різким зменшенням кількості хижаків (включаючи мисливців). Після перевищення нової, вищої ємності середовища в популяції зростає смертність, і її розміри різко скорочуються.

Протягом історії за кордоном неодноразово спостерігалися випадки краху популяцій людини, наприклад, в Ірландії в 1845 р., коли час зараження грибком загинув весь врожай картоплі. Оскільки раціон харчування ірландців сильно залежав від картоплі, до 1900 р. половинавосьмимиллионного населення Ірландії померла з голоду чи емігрувала до інших країн.

Проте чисельність людства Землі загалом та у багатьох регіонах зокрема продовжує зростати. Люди шляхом технологічних, соціальних і культурних змін неодноразово збільшували собі підтримує ємність планети. Власне, вони змогли покращити своє екологічну нішу рахунок збільшення виробництва продуктів, боротьби із хворобами та ефективного використання великих кількостей енергетичних і матеріальних ресурсів, щоб зробити зазвичай непридатні життя райони Землі населеними.

Сучасна концепція автоматичного регулювання чисельності популяцій виходить з поєднанні двох принципово різних явищ: модифікацій, чи випадкових коливань чисельності, та регуляцій, що діють за принципу кібернетичної зворотного зв'язку та що нівелюють коливання. Відповідно до цим виділяють модифікують (незалежні від щільності популяції) і регулюючі (залежать від щільності популяції) екологічні чинники, причому котрі з них впливають на організми або безпосередньо, або через зміни інших компонентів біоценозу. Фактично, модифікують чинники є різні абіотичні чинники. Регулюючі чинники пов'язані з тривалим існуванням і активністю живих організмів (біотичні чинники), оскільки лише живі істоти здатні реагувати на щільність своєї популяції і популяцій інших напрямів за принципом негативною зворотний зв'язок. Якщо впливу модифікуючих чинників наводять тільки в перетворенням (модифікаціям) коливань чисельності, не усуваючи їх, то регулюючі чинники, вирівнюючи випадкові відхилення, стабілізують (регулюють) чисельність певному рівні. Проте за різних рівнях чисельності популяції регулюючі чинники принципово різні. При досягненні популяцією жертви ще вищому чисельності створюються умови поширення хвороб Паркінсона й, нарешті, граничний чинник регуляції - внутрішньовидова конкуренція, яка веде доисчерпиванию доступних ресурсів немає і розвитку стресових реакцій в популяції жертви.

Загальна зміна чисельності природної популяції визначається такими процесами, як народжуваність, смертність, і міграція особин.

Народжуваність розрізняють абсолютну і питому. Абсолютна народжуваність - на цю кількість нових особин, що з'явилися за одиницю часу, а питома - той самий кількість, але віднесене до якогось числу особин. Наприклад, показником народжуваності людини служить число дітей, народжених на 1000 працівників протягом року. Народжуваність визначається багатьох чинників: умовами середовища, наявністю їжі, біологією виду (швидкість статевого дозрівання, кількість генерацій протягом сезону, співвідношення самці та самок в популяції). Відповідно до правила максимальної народжуваності (відтворення) в ідеальні умови в популяціях з'являється максимально можливу кількість нових особин; народжуваність обмежується фізіологічними особливостями виду.

Смертність, як і народжуваність, буває абсолютної (кількість особин, загиблих певну час), і удільної. Вона характеризує швидкість зниження чисельності популяції від загибелі через хвороби, старості, хижаків, нестачі корми, і відіграє головну роль динаміці чисельності популяції.

Розрізняють три типу смертності: однаковий усім стадіях розвитку - зустрічається рідко, в оптимальних умовах; підвищена смертність в ранньому віці - й у більшості видів рослин та тварин (у дерев до віку зрілості доживає менш 1% сходів, у риб - 1-2% мальків, у комах - менш 0,5% личинок); висока смерть на старості - зазвичай практикується в тварин, чиїличиночние стадії відбуваються у сприятливих мало змінюються умовах: грунті, деревині, живих організмах.

При сприятливі умови в популяціях простежується зростання чисельності та може бути настільки стрімким, що зумовлюєпопуляционному вибуху. Сукупність усіх чинників сприяють зростанню чисельності називається біотичним потенціалом. Він досить високий до різних видів, але ймовірність досягнення популяцією краю чисельності мови у природничих умовах низька,т.к цьому протистоятьлимитирующие (обмежують) чинники. Сукупність чинників,лимитирующих зростання чисельності популяції, називають опором середовища. Стан рівноваги міжбиотическим потенціалом виду та опором середовища підтримує сталість чисельності популяції одержало назву гомеостазу чи динамічного рівноваги. При порушенні його відбуваються коливання чисельності популяції.

Розрізняють періодичні і неперіодичні коливання чисельності популяцій. Перші відбуваються протягом сезону чи навіть кількох років (4 року - періодичний цикл плодоносіння кедра, підйому чисельності лемінга, песця, полярною сови; за рік плодоносять яблуні на садових ділянках), другі - це спалахи масового розмноження деяких шкідників корисних рослин, при порушеннях умов довкілля (посухи, незвичайно холодні чи теплі зими, занадто дощові сезони вегетації), непередбачені міграції на нові місцеперебування. Періодичні інепериодические коливання чисельності популяцій під впливом біотичних і абіотичних чинників середовища, властиві всім популяціям, іменуються популяционними хвилями.

Будь-яка популяція має чітко визначеної структурою: генетичної, статево-віковою, просторової та інших., але він неспроможна складатися з меншої кількості особин, ніж потрібно сталого розвитку та стійкості популяції до чинників довкілля. У цьому полягає принцип мінімальної відстані популяцій. Небажані будь-які відхилення параметрів популяцій від оптимальних, якщо надмірно високі значення це уявити не можуть прямий небезпеку існування виду, то зниження до рівня, особливо чисельності популяції, загрожують про людське око.

Проте із принципом мінімальної відстані популяцій є держава й принцип (правило)популяционного максимуму. Воно у тому, що популяція неспроможна збільшуватися нескінченно. Лише теоретично вона може до необмеженому зростанню чисельності.

Відповідно до теорії Х. Г. Андреварти - Л .К. Бирча (1954) - теорія лімітів популяційної чисельності, - чисельність природних популяцій обмежена виснаженням харчових ресурсів немає і умов розмноження, недоступністю цих ресурсів, занадто коротким періодом прискорення зростання популяції. Теорія "лімітів" доповнюється теорієюбиоценотической регуляції чисельності популяції До. Фредерікса (1927): зростання чисельності популяції обмежується впливом комплексу абіотичних і біотичних чинників середовища.

Чинники чи причини коливання чисельності:

· достатні запаси їжі і його недолік;

· конкуренція кількох популяцій через однієї екологічної ніші;

· стосунки між популяціями хижака і жертви, господаря і паразита;

· зовнішні (абіотичні) умови середовища:гидротермический режим, освітленість, кислотність, аерація та інших.

Крім екологічних чинників, включаються внутрішні (генетичні і фізіологічні) механізми регулювання чисельності популяцій: за скорочення життєвого простору й запасів корми скорочується плодючість особин (багато комахи, мишоподібні гризуни), підвищення смертності на ранніх стадіях життя (паразити, багато комахи), затримується наступ зрілого віку (польові миші) і стадії плодоносіння (види дерев 2 і трьох ярусів в густому лісі), має місце канібалізм (гризуни, комахи, риби), та інших.; знижується вихід личинок з яєць (травневий хрущак), зменшуються розміри дорослих особин. При надмірному зростанні чисельності популяції у ссавців, громадських комах, птахів починається еміграція налаштувалася на нові місця.

Флуктуації (відхилення) чисельності викликаються найрізноманітнішими причинами. І де вони однакові до різних видів. Періодичні коливання чисельності популяцій, мають10-11-летний період, пояснюються періодичністю активності Сонця: кількість плям на Сонце змінюється з періодом одинадцятирічним. Кількість корми є причиною флуктуації у сибірського шовкопряда: він надає спалах після сухого теплого літа. Може викликати спалах чисельності та збіг багатьох обставин. Наприклад, біля берегів Флориди спостерігаються "червоні припливи". Вонинепериодични та їх прояви потрібні такі події: стрімкі зливи,смивающие з суші мікроелементи (залізо, цинк, кобальт - їх концентрація повинна збігатися до десятитисячної частки відсотка), знижена солоністьподи, визначену температуру і безвітря берега. При такі умови водоростідинофлагелляти починають інтенсивно ділитися. Теоретично, з однієї одноклітинноїдинофлагелляти внаслідок 25 послідовних ділень можуть відбутися 33 млн. особин. Вода від нього стає червоною.Динофлагелляти виділяють в воду смертоносну отруту, викликає параліч, та був загибель риби та інших мешканців моря.

Людина може своєї діяльністю викликати спалах чисельності деяких популяцій. Результатомантропического впливу є зростання чисельності сисних комах (попелицею, клопів та інших.) після обробки полів інсектицидами, які знищують ворогів. Завдяки людині кролики і кактусопунция в Австралії, домові горобці і непарний шовкопряд у Північній Америці, колорадський жук іфиллоксера у Європі, канадськаелодея, американська норка і ондатра на теренах Євразії дали неймовірні спалахи чисельності після введення для цієї нові їм території, де було ворогів.

Різкі неперіодичні коливання чисельності можуть бути внаслідок природних катастроф. Наприклад, на згарищах звичні спалахи чисельності іван-чаю і що з ним співтовариства комах. Багаторічна посуха перетворює болото на луки і зростання чисельності членів біоценозу луки.

"Хвилі життя" зникають з допомогою появи великої кількості хижаків, паразитів, виникнення епізоотії, зміни абіотичних умов.

Еволюційне значення популяційних хвиль у цьому, що вони:

· змінюють частоти алелів (нечисленні у пік хвилі можуть фенотипічно, але в спаді - зникнути з генофонду);

· у пік хвилі ізольовані популяції зливаються, зростає міграція іпанмиксия, зростає гетерогенність генофонду;

· популяційні хвилі змінюють інтенсивність природного добору, і його напрям.

3. Особливості популяцій рослин та тварин

Популяційна екологія рослин та тварин розвивалася практично паралельно, що в цілому сприяло прогресу в цій галузі знання, але затінило більшість важливих особливостей цих двох царств живих організмів.

Між рослинами та тваринами існує чимало глибоких відмінностей. Проявляються вони на рівні окремих особин і на популяційному рівні. Найбільш важливі в галузі екології особливості рослин, що виходять з їх нерухомого способу життя та відсутності в багатьох видів рослин чітких меж між окремими особинами. У тварин, завдяки рухомості, існує можливість вибору місця проживання та розмноження. Це може знімати стреси, викликані несприятливим впливом екологічних факторів, дефіцитом ресурсів чи локальним переселенням, шляхом міграції. Рослини таких можливостей не мають. Вони реагують на стресові фактори іншим чином - пластичністю розмірів та форм. Це забезпечує сам принцип організації їх тіла з модулів, тобто пагонів.

Характеристика особливостей рослин і тварин, зумовлених їхніми відмінностями на популяційному рівні:

Рослини	Тварини
Межі особин не завжди чітко визначені, як структурні елементи популяцій виступають і генети, і рамети. Мають, як правило, необмежений ріст за рахунок меристем, що зберігаються протягом усього життя і призводять до наростання фіто маси даної популяції протягом усього періоду життя особин. Мають модульну структуру, при якій елементи тіла виступають пагони. У певному віці особини можуть відрізнятися одна від одної за розмірами. Цільність популяції зберігається протягом періоду існування особин, що входять до її складу, змінюючись лише внаслідок народжуваності та смертності. Зовнішні фактори неоднаково впливають на різні особини популяцій через відмінність у розмірах та екологічні ніші. У зв'язку з прикріпленим способом життя рослин для важливими є онтогенетичні адаптації до екологічних та ценотичних факторів. Заселення популяційного поля в ряді випадків здійснюється за рахунок «насіннєвих банків», що зберігаються в грунті. Відсутня активна турбота про потомство.	Межі особин чітко виражені. У більшості випадків (ссавці, комахи) завершують ріст у фазі репродуктивної зрілості або раніше, що забезпечує стабільність біомаси в популяціях статевозрілих особин. Модульна структура відсутня. Одновікові особини мають практично однакові розміри. Щільність популяції сильно змінюється в часі внаслідок міграції особин. Зовнішні фактори по-різному впливають на особини однієї вікової групи лише за умов їхньої фенотипічної або генетичної відмінності. Здатність до міграцій дозволяє тваринам уникати небажаних (несприятливих біотилів), не здаючись до морфогенетичних адаптативних механізмів. Резервні групи такого типу відсутні. Є численні форми турботи про потомство.

Для забезпечення генеративного розмноження рослин потрібні посередники, які забезпечують транспорт як гамет до місць запилення, так і насіння до місць їхнього майбутнього проростання. У тварин розмноження є процесом індивідуальним, і на цей період материнські особини, максимально ізолюються, скорочують свою екологічну нішу. Тут, особливо на найвищих ланках еволюції, діє широкий набір форм турботи про потомство.

Зовсім по-іншому складається у тварин та рослин внутрішньо-популяційна ієрархія. Асиметрія стосунків (коли дві сусідні особини впливають одна на одну по-різному), зумовлена разючою різноманітністю особин рослинного царства. Навіть саме поняття особин у рослин і тварин не збігається. Особина в царстві тварин (за винятком лише небагатьох форм, наприклад, коралів) - це завжди генет, тобто безпосередній продукт злиття гамет. У рослин це не завжди так. У тварин генет завдяки дезінтеграції та автономізації дає самостійні організми - рамети.

4. Атмосфера

Кисень - найбільш важлива для людини складова частина повітря

Атмосфера -- це газова оболонка, що оточує Землю. Наявність атмосфери -- одна з найголовніших умов життя на планеті. Без їжі людина може обходитися місяць, без води -- тиждень, а без повітря не проживе й кількох хвилин.

Функції атмосфери:

1) Захищає живі організми від згубного впливу космічних випромінювань та ударів метеоритів;

2) 2.Регулює сезонні й добові коливання температури (якби на Землі не існувало атмосфери, то добові коливання температури досягали б ± 2000 С);

3) Є носієм тепла й вологи;

4) Є депо газів, які беруть участь у фотосинтезі й забезпечують дихання.

Атмосфера, як елемент глобальної екосистеми, виконує кілька основних функцій:

· захищає живі організми від згубного впливу космічних випромінювань та ударів метеоритів;

· регулює сезонні й добові коливання температури (якби на Землі не існувало атмосфери, то добові коливання температури досягали б ± 200 °С);

· є носієм тепла й вологи;

· є депо газів, які беруть участь у фотосинтезі й забезпечують дихання;

· зумовлює низку складних екзогенних процесів (вивітрювання гірських порід, діяльність природних вод, мерзлоти, льодовиків тощо).

Основні компоненти атмосфери: азот (78,084 %), кисень (20,946 %) та аргон (0,934 %). Важливу роль відіграють і так звані малі домішки: вуглекислий газ, метан тощо. Крім того, атмосфера містить водяну пару: від 0,2 % у приполярних районах до 3 % поблизу екватора. Такий хімічний склад атмосфера Землі мала не завжди. Первісна атмосфера Землі була схожа з атмосферами деяких інших планет Сонячної системи, наприклад Венери, й складалася з вуглекислого газу, метану, аміаку тощо. Нинішня киснево-азотна атмосфера -- результат життєдіяльності живих організмів.

Маса атмосфери становить приблизно одну мільйонну маси Землі -- 5,15 * 105 т. Та атмосферне повітря лише умовно можна вважати невичерпним природним ресурсом. Річ у тім, що людині необхідне повітря певної якості, а під впливом її ж діяльності хімічний склад і фізичні властивості повітря дедалі погіршуються. На Землі вже практично не залишилося місць, де повітря зберегло свої первозданні чистоту та якість, а в деяких промислових центрах стан атмосфери вже просто загрозливий для людського здоров'я. популяція клімат тропосфера екологія

Відповідно до змін температури з висотою в атмосфері виділяють такі шари:

· тропосфера -- до 8--10 км у полярних областях та до 18 км -- над екватором. У тропосфері зосереджено майже 80% атмосферного повітря, майже всю водяну пару, тут утворюються хмари і випадають опади. Теплообмін у тропосфері здійснюється здебільшого конвективно. Процеси, що відбуваються в тропосфері, безпосередньо впливають на життя та діяльність людей. Температура у тропосфері з висотою знижується в середньому на 6 °C на 1 км, а тиск -- на 11 мм рт. ст. на кожні 100 м. Умовною межею тропосфери вважають тропопаузу, у якій зниження температури з висотою припиняється.

· стратосфера -- від тропопаузи до стратопаузи, яка розташована на висоті близько 50-55 км. Характеризується незначним збільшенням температури з висотою, яка сягає локального максимуму на верхній межі. На висоті 20--25 км у стратосфері розташовано шар озону, який захищає живі організми від згубного впливу ультрафіолетового випромінювання.

· мезосфера -- розташована на висотах 55-85 км. Температура поступово падає (від 0 °C у стратопаузі до --70 ч --90 °C у мезопаузі).

· термосфера -- пролягає на висотах від 85 до 400-800 км. Температура зростає з висотою (від 200 K до 500-2000 K у термопаузі).

За ступенем іонізації атмосфери в ній виділяють нейтральний шар (нейтросферу) -- до висоти 90 км, та іонізований шар -- іоносферу -- вище 90 км.

За однорідністю атмосферу поділяють на гомосферу (однорідну атмосферу постійного хімічного складу) та гетеросферу (склад атмосфери змінюється з висотою). Умовною межею між ними є гомопауза на висоті близько 100 км.

Умовною межею атмосфери іноді вважають лінію Кармана, що пролягає на висоті 100 км. Вважається, що вище цієї межі неможливі аеродинамічні польоти (внаслідок надто низької густини атмосфери), тому для польотів користуються ракетами. Однак навіть на висоті більше 100 км опір атмосфери для космічних кораблів досить відчутний.

Верхня частина атмосфери, де концентрація молекул знижується настільки, що вони рухаються переважно балістичними траєкторіями, майже без зіткнень між собою, має назву екзосфера. Вона починається на висоті близько 550 км, складається переважно гелію та водню й поступово переходить у міжпланетний простір.

Крім газів, у повітрі атмосфери містяться ще й домішки так званих аерозолів, тобто дуже дрібних крапель рідин і твердих частинок як природного, так і штучного походження: сірчистих (краплі Н2SО4), мінеральних (пил із земної поверхні), вуглеводневих (сажа), морських (частинки морських солей)

Кисень (лат. Охуgenіum) - найважливіший і найпоширеніший біогенний хімічний елемент, що забезпечує дихання більшості живих організмів на Землі. Масова частка кисню в земній корі ~ 49%, у атмосфері ~ 21%.

Кисень в нормальних умовах газ без кольору і запаху, який разом з азотом та іншими газами утворюють атмосферу. Кисень є усюди: з нього в значній мірі складаються не тільки повітря, вода і земля, але й ми самі, наші їжа, напої, одяг.

Без кисню ми можемо прожити всього кілька хвилин. Кисень використовується клітинами і тканинами для окислення органічних речовин зі звільненням енергії необхідної для життєдіяльності, що міститься в них. Фізіологічна дія кисню дуже велика, але вирішальне значення в його лікувальному ефекті має здатність відшкодовувати дефіцит кисню в тканинах організму при гіпоксії.

Людина, як біологічний вид формувалася, коли концентрація кисню в атмосфері Землі досягла 38-40%, а вміст кисню в сучасній атмосфері -21%, але на жаль, такий зміст кисню в наш час в природних умовах реалізується лише у міських парках (20,8%), заміських лісах (21,6%) і на берегах морів і океанів (21,9%). У той же час, в міських приміщеннях (квартирах і офісах) вміст кисню в повітрі значно менше, що призводить до виникнення у людей кисневої недостатності (гіпоксії).

Сучасна людина вдихає повітря, що містить приблизно 21% кисню і 0,03% вуглекислого газу. У повітрі, яке ми видихаємо міститься 16% кисню і 3,7-4% вуглекислого газу. Порушення оптимального балансу між киснем і вуглекислим газом безпосередньо впливає на здоров'я і самопочуття людини. У великих містах кількість кисню в повітрі може знижуватися до 18%, а за несприятливих метеорологічних умов-до 12-15%. Нестачу кисню людина починає відчувати вже при його зниженні в атмосфері до 18%, а критичними для життя є 7%.

З огляду на постійно зростаючий рівень забруднення навколишнього середовища, можна сказати, що всі ми в тій чи іншій мірі відчуваємо нестачу кисню.

Значення кисню для організму:

Кисень потрібен клітинам організму "як повітря". Кров переносить кисень від легень до різних органів і тканин. Коли ви дихаєте, кисень проходить через стінки особливих повітряних мішечків (альвеол) в легені і захоплюється спеціальними клітинами крові (еритроцитами). Збагачена киснем кров по малому колу кровообігу потрапляє в серце, яке перекачує її по великому колу кровообігу в інші частини тіла. Потрапивши в різні тканини, кров віддає кисень, що міститься в ній і забирає замість нього вуглекислий газ. Насичена вуглекислим газом кров повертається в серце, яке знову перекачує її в легені, де вона звільняється від вуглекислого газу і насичується киснем, завершуючи тим самим цикл газообміну.

Мозок споживає близько 25% від усього потрапляючого в організм кисню. Приміром, легені людини у віці від 20 до 30 років вміщують в себе приблизно 5,6 літрів повітря, а у віці 70 років - лише близько 2,8 літрів.

До чого приводить нестача кисню:

Концентрація у повітрі , %	Симптоми самопочуття
21%	Оптимальний вміст в повітрі, відмінне самопочуття
21-18%	Кордон безпечного рівня - нормальне самопочуття
16-21%	Частішання подиху і пульсу, головний біль, розсіяна увага
14-9%	Погіршення розумових здібностей, нудота, підвищення температури тіла
10% і нижче	Галюцинації, втрата свідомості

Цілющі властивості кисню:

· сприятливо впливає на розумову діяльність;

· зміцнює імунітет, не дає розвиватися багатьом захворюванням;

· істотно покращує стан шкіри;

· покращує концентрацію уваги і пам'ять, підвищує працездатність

· головного мозку;

· сприяє нормалізації ваги і спалювання жирів в організмі;

· допомагає виведенню з організму шлаків і токсинів;

· допомагає тривалий час зберегти фізичну активність, ясність розуму,

· уповільнює процеси старіння;

· сприяє повноцінному фізичному та розумовому розвитку дітей;

· киснева терапія очищає організм і підтримує м'язову активність;

· допомагає зняти похмільний синдром, знизити шкоду від алкоголю, куріння;

· нормалізує стан нервової системи;

· зникає головний біль, депресія, мігрень, безсоння;

· забезпечує організм киснем, підтримує здоров'я і красу людини.

5. Клімат як властивість тропосфери. Кліматоутворюючі фактори

Клімат -- це багаторічний режим погоди, властивий певній місцевості.

Клімат формується під впливом трьох найважливіших чинників:

· надходження на Землю сонячної радіації, кількість якої визначається кутом падіння сонячних променів, що залежить від широти місця;

· атмосферної циркуляції -- закономірного переміщення повітряних мас, в процесі якого здійснюється перенос тепла і вологи;

· характеру підступаючої земної поверхні -- рельєфу.

Клімат закономірно змінюється в широтному напрямі -- від екватора до полюсів.

На Землі виділяються 13 кліматичних поясів. Головна ознака поясу -- переважання тих чи інших типів повітряних мас.

Основних поясів сім:

1) екваторіальний (панують екваторіальні повітряні маси (ПМ) --

2) жаркі і вологі);

3) два тропічних (тропічні ЇІМ -- жаркі і сухі);

4) два помірних (помірні ПМ -- помірно теплі і помірно вологі);

5) арктичний (арктичні ПМ -- холодні і сухі);

6) антарктичний (антарктичні ЇІМ -- дуже холодні і сухі).

Оскільки по сезонах пояси тисків і повітряних мас переміщаються слідом за Сонцем то на північ (з березня по вересень), то на південь (з вересня по березень) від екватора, на Землі виникли перехідні кліматичні пояси, їх шість:

· два субекваторіальних (влітку панують екваторіальні ПМ, взимку --тропічні);

· два субтропічних (влітку -- тропічні ПМ, взимку -- помірні);

· субарктичний (влітку -- помірні ПМ, взимку -- арктичні);

· субантарктичний (влітку -- помірні ПМ, взимку -- антарктичні).

Всередині кліматичних поясів виділяються кліматичні області - території з певним типом клімату.

Тип клімату -- це стійка сукупність кліматичних показників, характерних для певного періоду часу і певної території.

Екваторіальний, арктичний і антарктичний кліматичні пояси мають лише по одному типу клімату, оскільки повітряні маси там весь рік не змінюють своїх властивостей і однакові як над суходолом, так і над океаном. Для субекваторіального поясу також характерний один тип клімату -- влітку жаркий і вологий, взимку -- жаркий і сухий.

В тропічному поясі чітко виражено два типи клімату. У внутрішніх районах материків і на західному узбережжі формується тропічний пустельний тип клімату. На східних узбережжях материків формується тропічний вологий тип клімату.

У субтропічному поясі формуються три типи клімату: біля західного уз-бережжя -- субтропічний середземноморський (із теплою вологою зимою і сухим жарким літом), у центрі материка -- субтропічний континентальний (через віддаленість від океанів весь рік мало опадів), на східному узбережжі -- субтропічний вологий (із вологою зимою і вологішим від зими літом).

У помірному поясі, де панують західні вітри, у західних берегів фор-мується помірний морський тип клімату (із рівномірним зволоженням протягом усього року). Далі на схід виділяються помірно континентальний, континентальний і різко континентальний типи клімату. На східному узбережжі, де панують мусони, формується помірний мусонний тип клімату (із сухою холодною зимою і вологим теплим літом).

У субарктичному і субантарктичному поясах виділяють морський і континентальний типи клімату.

Залежність клімату від певних чинників:

1. Клімат залежить від географічної широти, тому що вона визначає кут падіння сонячних променів, а значить -- приплив на Землю сонячної радіації. Цей чинник став причиною появи на планеті п'ятьох теплових поясів -- жаркого, двох помірних і двох холодних.

2. Циркуляція атмосфери -- не менш важливий чинник, який утворює клімат, оскільки повітряні маси, що переміщуються (теплі або холодні, сухі або вологі), спроможні сформувати усередині теплового поясу різноманітні режими погоди.

На глобальному рівні загальна циркуляція атмосфери призводить до утворення поясів високого (у тропічних широтах і полярних областях) і низького (в екваторіальній смузі й помірних широтах) тиску.

Кліматичні пояси Землі (екваторіальний, субекваторіальні, тропічні і т. д.) -- приклад спільної дії двох факторів -- надходження сонячної радіації і планетарної атмосферної циркуляції.

Як приклад циркуляції повітряних мас, що призводять до форму-вання клімату на регіональному рівні, можна назвати мусони -- вітри, що змінюють свій напрямок два рази на рік. Літній мусон, дме з океану на сушу, а зимовий -- навпаки.

3. Підстилаюча поверхня -- це своєрідний фон, на якому відбувається перерозподіл тепла і вологи, це важливий кліматотвірний чинник. Так, висота місцевості над рівнем моря впливає і на кількість опадів (у горах їх випадає більше, ніж на прилягаючих рівнинах), і на температуру повітря (чим вище, тим холодніше), У результаті в горах формується висотна кліматична поясність.

Гори можуть перешкоджати проникненню холодних повітряних мас (наприклад, Кримські гори захищають Південний берег Криму від холодного повітря північних широт. Гімалаї -- приклад гір, що перешкоджають проникненню вологих повітряних мас усередину материка.

4.На клімат впливають і прибережні течії. Так, холодна Бенгельська течія біля берегів Африки стала причиною утворення тропічної пустелі Наміб. У залежності від характеру підстилаючої поверхні (океан або суша) формуються морські і континентальні типи клімату.

6. Практична частина

Задача

Визначити площу поля (S,га), необхідного для людини певної маси(mл.), якщо відома маса органічної речовини трави з 1м2 поля (mо.р.,г/м2) та масова частка води в тілі людини (W(вода),%) .За умовою має місце ланцюг живлення: травакоровалюдина.

mл.,кг	W(вода),%	mо.р.,г
67	62	170

Розв'язання:

Спочатку визначаємо масу сухої речовини людини. Для цього складаємо пропорцію:

67кг - 100%

X - 38%

X= 67*38/ 100 = 25,46 кг (маса сухої речовини)

Визначаємо суху масу рослин у ланцюзі живення за правилом еко. піраміди:

2546 254,6 25,46

Трава - корова - людина.

Визначаємо площу поля на якій зростає 2546 кг трави

1 - 0.170 кг

X - 2546 кг

X = 2546*1/0.170 = 14976 = 1,4976 га.

Відповідь: S = 1,4976 га.

Задача

Земна поверхня одержує q Дж/см2 сонячної енергії за хвилину. Яка кількість глюкози синтезується (m) у (r) листках однієї рослини, якщо середня площа одного листка (S), довжина (тривалість) світлового дня (t), а коефіцієнт переходу сонячної енергії в енергію хімічних зв'язків = 10%?

q, Дж/см2	r , шт.	S , см2	t , год.	, %
0,8	6000	4	8	10

Розв'язання:

Загальна площа всіх листків:

S = 6000*4 = 24000 см2

t = 8*60 = 480 хв.

Кількість енергії яку отримає земна поверхня за заданий час:

E = 480*0,8 = 384 Дж/см2

Кількість енергії яку отримають всі листки за заданий час:

E = 24000*384 = 9216 кДж

На утворення глюкози піде:

9216 кДж - 100%

Х кДж - 10%

Х = 9216*10/100 = 921,6 кДж

Відомо, що на утворення 1 моля (180г) глюкози витрачається енергії, звідси знаходимо кількість енергії необхідної для утворення 1 г глюкози:

180 г - 2824,06 кДж

1 г - Х кДж

Х = 2824,06*1/180 = 15,68 кДж

Отже за заданими даними синтезується глюкози:

1 г - 15,68 кДж

Х г - 921,6 кДж

Х = 1*921,6/15,68 = 58,77 г

Відповідь: m = 58,77 г

Задача

Чи вистачить до осені місця на всьому суходолі земної кулі для потомства від однієї пари мух (на 1 см2 їх може вміститися лише одна пара ), якщо припустити, що мухи розмножуються безперешкодно, даючи за рік V поколінь по F яєць у кожному?

V, поколінь	F, яєць
8	99

Розв'язання:

1.Знаходимо загальну кількість мух:



2.Знаходимо площу на якій ці мухи можуть розмножитися:

= 465000 км

Площа суходолу становить 148000000 км.Таким чином можна зробити висновок, що при безперешкодному розмноженні від однієї пари мух на всьому суходолі земної кулі вистачить місця.

Відповідь: до осені місця вистачить.

Висновок

У даній курсовій роботі було розглянуто такі питання: «Популяція як об'єкт використання моніторингу та управління», «Чисельність популяції», «Особливості популяцій рослин та тварин», «Атмосфера. Кисень - найбільш важлива для людини складова частина повітря», «Клімат як властивість тропосфери. Кліматоутворюючі фактори». Також було виконано задачі з екології на правило екологічної піраміди.

Використана література

1) Я. І. Бедрій, Б. О. Білінський, Р.М. Івах, М. М. Козяр Промислова екологія. Навчальний посібник. Видання 4-е, перероблене. - К.: Кондор, 2010. - 374 с.

2) Джигирей В. С. Екологія та охорона навколишнього природного середовища: Навч. Посіб. - 5-те вид., випр і доп. - К.: Т-во “Знання”, КОО, 2007. - 422 с.

3) Лук'янова Л.Б. Основи екології: Навч. Посіб. - К.: Вища шк.., 2000. - 327 с.: іл.

4) Білявський Г. О., Падун М. М., Фурдуй Р. С. Основи загальної екології. -- К.: Либідь. 1995 -- 368 с.

5) Вітвіцький Г.Н. Зональність клімату Землі. М., 1980 Вайсберг Дж. Погодана Землі. М., 1980. 248 с.

Размещено на Allbest.ru