Структура, состав и основные компоненты, функциональные особенности и динамика взаимодействия: атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы

Стр 1 из 9Следующая ⇒

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Содержание

1. Вопросы по учебному курсу «Основы экологии»

1.1. Структура, состав и основные компоненты, функциональные особенности и динамика взаимодействия: атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы

1.2 Экологические системы. Основные свойства и принципы функционирования экосистем. Основные законы и принципы неоэкологии

1.3 Законы природопользования и охрана природы. Экологоэнерггетические ниши человека и экологизация демографической политики

1.4 Природные и антропогенные загрязнения, основные понятия о количественном загрязнении окружающей среды. Парниковый эффект, эффект пустыни, аэрозольный эффект, нарушение озонового слоя, атмосферный перенос загрязняющих веществ

2. Вопросы по разделам учебника «Энергия. Экология. Будущее»

2.1. Определение понятия жизнь. Исторические предпосылки возникновения и эволюции жизни на Земле

2.2 Энергетический баланс Земли и круговороты веществ в природе. Запасы природных ресурсов, в том числе горючих ископаемых, и чистой воды

2.3 Экология человеческого общества. Три стадии взаимодействия общества и природы

2.4 Социоэкологическое состояние и глобальные экологические проблемы человеческого общества в 21 веке. Что необходимо сделать и возможности человечества в решении глобальной проблемы века

3. Дополнительные вопросы

3.1 Основы фотосинтеза

3.2 Основные определения цели и задачи современной экологии

3.3 Общие черты современного экологического кризиса, анализ и возможные выходы из него

3.4 Потребности людей. Стратегия экоразвития человечества

Введение

У человечества

нет путей для выживания,

кроме экологизации экономики

с использованием

достижений современной науки.

У человека и человечества

должны появится такие качества,

как: жажда познания, Разум и

благоговение перед Природой

В ХХ1 веке необходимо перейти от принципа «реагировать и исправлять» к принципу «предвидеть и предотвращать» А это значит, что забота об окружающей среде и ее охрана должна стать обязательным требованием международного, национального и регионального экономического развития во всех областях земного шара. Необходимо культурное, экологическое, экономическое и техническое единение народов. Следует особо помнить, что победа добра в мире и в человеческой душе зависит в первую очередь от самого человека.

Центральная проблема, стоящая сегодня перед человечеством – как должно быть организовано общество, чтобы обеспечить коэволюцию биосферы и человека, обеспечит дальнейшее развитие цивилизации.

Бережное отношение к природе и экологизация мышления должны стать нормой поведения людей. Сейчас уже невозможно вести хозяйственную деятельность человека на Земле без экологической регламентации производств и проведения решительных мер по пресечению выборов вредных веществ в окружающую среду.

Только радикальные изменения взаимоотношений между человеком и природой позволят нам избежать судьбы динозавров. Мы должны изменить свои приоритеты – наибольшей ценностью должны оставаться чистый воздух, вода, продукты питания.

Экология является определяющей научно–практической дисциплиной, признанной быть основой оптимизации взаимоотношений хозяйственной деятельности человека с биосферой.

Вопросы по учебному курсу «Основы экологии»

Парниковый эффект

Если бы в состав атмосферы не входили СО и другие оптические активные газы (СН , озон и др.), то климат нашей планеты был бы холодный и суровый. Присутствия этих газов необходимо для развития жизни на Земле.

Хотя СО в атмосфере составляет сотые доли %, но он существенно влияет на тепловой баланс Земли, сильно поглощая ее инфракрасное излучение.

В последние десятилетия концентрация СО в атмосфере возрастает на 0,4% в год, метана на 1-1,5% в год. В 1990 г. Концентрация СО впервые превысила отметку 350 частей на миллион. К середине 21 века вследствие термического расширения морской воды и таяние ледников поднимается на 0,3-1,5 м. таким образом по сравнению с современной (0,001 м/год) скорость поднятия моря может увеличиться в 2-25 раз. Самый надежный способ против Парникового ефекта – это восстанавливать и разводить леса и не загрязнять мировой океан.

Эффект пустыни

Повышение концентрации СО в при почвенном слое атмосферы вызывает еще три коварных следствия – массовое уничтожение всего живого в почвенном покрове, что ухудшит его плодородие;- ухудшение состояния человека и домашних животных, вызванное кислотным голоданием; - эффект пустыни.

Аэрозольный эффект

Оптика атмосферы определяется в основном присутствием в воздухе аэрозолей.

Оценка содержания твердых частиц в атмосфере за последние 2-а десятилетия показала их рост примерно на 50%.

Предполагают, что дальнейшее увеличение содержание твердых частиц еще на 50% может привести , вследствие отражение солнечного света, к снижению средней температуры приземного слоя атмосферы на 0,5-1% С с соответствующими последствиями.

Нарушение озонового слоя

Все живое на Земле может существовать только потому, что атмосфера задерживает большую часть губительного ультрафиолетового излучения Солнца.

Один атом CL может разрушить в среднем тысячи молекул озона, а один атом Br – десятки тысяч. Следует учитывать, что атомы Cl и Br могут оставаться в стратосфере много лет, т. е. накапливаются.

Атмосферный перенос

Оксиды серы и азота в процессе химических реакций в атмосфере (при каталитическом воздействии аэрозолей, содержащих частицы тяжелых металлов) образуют кислоты, которые выпадают на поверхность земли вместе с дождевыми осадками.

С экологических позиций загрязнение можно сформулировать еще и так – это комплекс помех в экосистемах, воздействующий на потоки энергии и информации в пищевых цепях. Эти помехи часто превышают нормы реакции, эволюционно выработанные на уровне популяций, поэтому отличие естественных помех от антропогенных в том, что первые ведут отбору, а вторые – к массовой гибели.

Вопросы по разделам учебника «Энергия. Экология. Будущее»

Горючие ископаемые

Самые древние месторождения угля известны в Канадской Арктике; их возраст 350 млн. лет. Важнейший период углеобразования в истории земли находится в интервале 350-250 млн.лет назад. Угленосные отложения, формировавшегося в этом, стомиллионный промежуток времени, обнаружены на всех континентах, но самые большие толщи отлагаются в Северной Америке Европе Азии.

Геологи полагают, что большая часть главных угольных бассейнов уже открыта, мировые запасы всех видов угля оценены в 8620 млрд. т, а дополнительные потенциальные ресурсы в 6650 млрд. т.

Большая часть извлекаемых запасов приходится на Северную Америку, Европу и Азию. Континенты Южного полушария сравнительно бедны углем. Примерно 43% угля мира лежат в странах СНГ, бывшем СССР 29% - в Северной Америке, 14.5% - в странах Азии, главным образом в Китае, 5,5% - в Европе.

Нефть и природный газ

Во–первых, ресурсы нефти и газа (можно вывести), так же как и угля, распространены по всей земной коре неравномерно. Во–вторых регионы, которые сейчас являются главными производителями газа и нефти, обладают и наибольшим потенциалом для новых открытий. В–третьих, при сохранении существующей скорости роста потребления все ресурсы нефти и газа могут иссякнуть через несколько десятилетий.

Запасы чистой воды

Чистая вода становится критическим ресурсом и в ближайшем будущем может определить верхний предел экономического и социально – экологического развития ряда стран и человечества в целом.

Для нормальной жизнедеятельности организма человека требуется, по крайней мере, 1,4 л воды в день. Наше тело почти на 70% состоит из воды. Почвам необходима вода для поддержания жизни растений. Без гидросферы не было бы жизни на Земле.

Вода быстро была бы израсходована, если бы ни циклический круговорот ее в природе.

Итак, атмосферные осадки, речные потоки и подземные воды относятся к категории запасов, а океаны и полярные ледники – к потенциальным ресурсам, но использование как тех, так и других весьма проблематично. Морская вода должна быть обессолена , а полярный лед, хотя и представляет собой пресную воду, должен быть каким то образом доставлен к местам потребления. Уже действуют многие заводы по обессоливанию морской воды, работающие на принципах дистилляции, однако затраты на их строительство и необходимые энергетические мощности делают обессоленную воду очень дорогой, по меньшей мере в 10 раз дороже стоимости воды из самых дорогих резервуарных систем. Использование же полярного льда пока еще не испытано.

Потенциальные ресурсы горючих ископаемых

Горючие ископаемые

Количество

в недрах

Дж

Количество, которое может быть извлечено

Дж

Уголь Нефть и газ(подвижные) Запечатанная нефть(непод.) Тяжелая нефть(битуминозные пески) Нетрадиционный природный газ Горючие сланцы: (более 40 л нефтепродуктов из 1 т) (менее 40 л нефтепродуктов из 1 т)

42 2,6 2,5 5,0 10 200 10000

2,6

0,5–2,5

0,07

1,0

Основы фотосинтеза

Фотосинтез - это превращение зелеными растениями и фотосинтезирующими микроорганизмами (при участии энергии света и поглащаюших свет пигментов – хлорофилл и др.) простейших соединений (воды, СО и минеральных элементов) в сложные органические вещества, необходимые для жизнедеятельности всех организмов.

Реакция фотосинтеза в общем виде с использованием СО и Н О выражается следующей формулой:

6 СО +12 Н О+2821,9кДж С Н О + 6Н О+О

Вся жизнь на земле основана на фотосинтезе растений!

В1941 году американские ученые с использованием изотопа кислорода (О ) установили, что в атмосферу при фотосинтезе углеводов выделяется кислород из воды.

Фотосинтез – это уникальный процесс, благодаря которому на Земле возникли условия для биологической эволюции. Теперь известно, что зеленые листья растений – это природная фабрика, вырабатывающая пищу и кислород для всего сущего на Земле. Рассматривая с той и другой точки зрения, - это процесс, от которого в конечной инстанции зависят все проявления жизни на нашей планете. Невозможно найти какие либо природные явления, в той или иной мере не состоящие с фотосинтезом в родстве.

Разрушение Всемирной экосистемы, незаметное в первые десятилетия техногенного прогресса, с какого–то момента стало все ускоряющимся и драматичным.

Овладев многими тайнами природы, в меру зрелости человек ищет иные, более гуманные по отношению к окружающей среде источники энергии. Это взгляд все чаще и чаще задерживается на длительном явлении – зеленом листе, фотосинтезе растений. В нем идут заманчивые и все еще не до конца не разгаданные процессы консервации изобильной и абсолютно даровой энергии Солнца. Аппарат фотосинтеза у растений довольно могуч: миллиарды лет, потрачены на отработку, совершенствование, откладку и шлифовку, не пропали даром. Уголь, нефть и т.д. – это, как всем известно, законсервированная солнечная энергия. По современным данным, количество экономичности доступного угля на планете - тонн, а нефти - тонн, но они, как и большинство других ресурсов, являются невозобновляемыми для человечества. В настоящее время практически все пути, направленные на экологизацию и выживание человеческого общества, на развитие экономики и науки, ведут к фотосинтезу!

Начало научному подходу к физиологии растений положил голландец Ян Баптист Ван Гельминт(1579 – 1644)

Итак, рассудил ученый, только вода служит растению пищей. Это был в истории первый количественный эксперимент с живым организмом. И в этом одна из величайших заслуг Гельминта. Возникла водная теория питания растений, несмотря на очевидную (о, как легко судить на сейчас об этом )ее ошибочность, продолжавшаяся в науке до 19 века.

Английский ботаник и химик Гейле (1677–1761) доказал различие между кровообращением у животных (по кругу) и движение сока у растений (от корней к листьям), где вода испаряется.

В 1727 г. В своей книге Статистика растений Гейле высказал предположение: растения получают часть необходимого им питания при помощи листьев из воздуха.

Джозеф Пристли (1733–1804), английский философ материалист, химик.

У него была другая цель – найти способ очистки воздуха, испорченного горением.

Итак, 1771 год официально считается датой открытия фотосинтеза. Но так ли это?

Явление фотосинтеза – очень сложный и многогранный феномен – и об этом стало понятно гораздо позже. И получается парадокс – честь открытия фотосинтеза могут оспаривать сразу несколько живших даже в разное время крупных ученых. Каждый из них внес существенную ленту, открыл фотосинтез и … не открывал его!

Что собственно открыл пристли? Он открыл не явление фотосинтеза, то, что растения выделяют газ, необходимый для дыхания, название которому кислород – дал позже Лавуазье. Так было открыто первое явление фотосинтеза.

Майер (1814–1878), немецкий врач, физиолог и физик.

Растения усваивают свой основной хлеб углекислый газ – только на свету.

Теперь можно частично сформулировать уравнение фотосинтеза.

Hv+ СО + Н О С Н О + О

Углекислый газ, кислород и лучи Солнца – вот ключ к вечной молодости всего сущего на нашей планете Земля.

Следующим шагом эволюции было приобретение фотосинтезирующими организмами способности использовать воду в качестве источника водорода.

Первые живые организмы были гетеротрофами, то есть использовали в качестве источника энергии готовые органические соединения, находящиеся в растворенном виде в водах первичного океана.

Первыми фотосинтезирующими организмами, выделяющими в атмосферу кислород, были цианобактерии. Процесс фотосинтеза протекает следующим образом. Фотон солнечного света взаимодействует с молекулой хлорофилла, в результате чего высвобождается электрон одного с ее атомов.

Во-вторых, в присутствии свободного кислорода возникла возможность появления энергетически более выгодного кислородного типа обмена веществ, то есть аэробных бактерий.

3.2 Основные определения цели и задачи современной экологии

Термин экология ввел в научный обиход выдающийся немецкий биолог Эрнест Геккель. Он впервые в 1866 г. Дал следующее определение экологии: Это познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно неантагонистические и антагонистические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом. Одним словом экология – это наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе, рассматриваемые Дарвином как условие борьбы за существование.

Экология – это наука о взаимоотношении организмов между собой и окружающей средой.

Итак, экология – это познание экономики природы. Настало время переводить экономику на рельсы экологии. Лишь этой ценой можно обеспечить рост экономики, не нарушающей экологического равновесия при рациональном использовании природных ресурсов.

Экология – это новый образ мышления. Каждый должен почувствовать себя ответственным за поддержание хорошего качества окружающей среды и осознать, что экологический выбор это главным образом выбор политический. Должны быть изменены критерии ценностей. Наивысшие ценности для человека: чистый воздух, вода, пища, почва; многочисленный растительный и животный мир; неиспорченные природные ландшафты.

Экология – это объединяющее начало всей разумной человеческой деятельности на Земле, способствующее нахождению рациональных решений в ведении любой хозяйственной деятельности человека.

Итак, современная экология из строгой биологической науки превратилась в обширный и еще окончательно не сформировавшийся комплекс фундаментальных и прикладных дисциплин - называемые термином макроэкология.

Задачей экологии на современном этапе является изучение количественными методами основ структуры и функционирования природных и созданных человеком систем, а также познание основных принципов круговорота органических и неорганических веществ и энергии в этих системах и их влияние на растительный и животный мир.

Неоэкология – это наука и мировоззрение о выживании человеческого общества, это новый образ мышления.

Главная цель экологии – разработка научных основ спасения человечества и среды его существования – биосферы планеты, рационального природопользования и охраны природы.

Экологизация – процесс проникновения идей и проблем экологии в другие области знания.

Окружающая среда это внешний материальный мир, воздействующий на общество, это пространство, подвергающееся влиянию общества, которое в нем живет.

Экосистема (или биогеоценоз: жизнь, земля, обший). Сообщество и абиотическая среда, функционирующие совместно, образуют экосистему. Это топографическая единица где обитает некоторое количество живых существ (образуют экосистему), связанных между собой и с биотопом взаимодействий экологического характера.

Главное в экосистеме – это обязательное наличие взаимоотношений, взаимозависимостей Ии причинно–следственных связей, т. е. объединение компонентов в единое целое.

Энергия – общая количественная характеристика движения материи. Фундаментальные законы превращения энергии исследует термодинамика, а преобразование энергии в экосистемах – биоэнергетика, которая исследует энергетические процессы в клетках; особях, экосистемах и т. д. Источником первичной энергии для экосистем является Солнце, лучистая и корпулистая энергия, которая падает на горизонтальную поверхность Земли со средней эффективностью 8,17 Дж/см в минуту.

Информация. Информацией называется совокупность сведений, данных и знаний о количественном и динамическом состоянии природных систем, их ресурсов и взаимосвязей, о потребностях для существующей, а также прогнозируемой формы хозяйства, развитие культуры и жизни человечества.

Биосфера – населенная жизнью оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой в существующих чертах обусловлены прошлой или современной деятельностью живых организмов.

Мониторинг. Монитор – прибор для контроля определенных параметров, которые должны сохраняться в заданных пределах, например уровня канцерогенности воздуха в помещении, уровня радиоактивных излучений и т. д.

В биологическом энциклопедическом словаре дано одно из многих определений: «Экология – это наука о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей средой». В экономическом словаре «экология » представлена как «наука об общих закономерностях взаимодействия природы и общества; специальная сфера деятельности общества, направленная на охрану окружающей среды и целесообразное использование природных ресурсов». Здесь экология фигурирует уже не только как научная, но и как практическая дисциплина. Известный американский эколог Ю. Одум назвал экологию наукой о строении и функциях природы в целом, а в его фундаментальной «Экологии» она трактуется уже как – междисциплинарная область знания об устройстве и функционировании многоуровневых систем в природе и обществе в их взаимосвязи. По определению Н.Ф. Реймерса: «Экология – это совокупность дисциплин, исследующих взаимоотношение системных биологических структур между собой и с окружающей средой».

Экология различна по содержанию для биолога и химика, геолога и строителя, инженера, экономиста и социолога, но едина по цели: экологически приемлемое решение своих профессиональных задач, охрана окружающей среды от негативного воздействия собственной производственной деятельности. Именно производственная деятельность, урбанизация общества и рост народонаселения оказывают основное влияние на качество окружающей человека среды.