МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ І ПРОДОВОЛЬСТВА УКРАЇНИ

УМАНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ САДІВНИЦТВА

ФАКУЛЬТЕТ ПЛОДООВОЧІВНИЦТВА, ЕКОЛОГІЇ ТА ЗАХИСТУ РОСЛИН

КАФЕДРА ЕКОЛОГІЇ ТА БЕЗПЕКИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ

ПУШКАРЬОВА Т.М.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання лабораторних робіт з дисципліни

«МОДЕЛЮВАННЯ І ПРОГНОЗУВАННЯ СТАНУ ДОВКІЛЛЯ»

СЕМЕСТР 1

для студентів напряму 6.040106

«Екологія, охорона навколишнього середовища

та збалансоване природокористування»

МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ І ПРОДОВОЛЬСТВА УКРАЇНИ

УМАНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ САДІВНИЦТВА

ФАКУЛЬТЕТ ПЛОДООВОЧІВНИЦТВА, ЕКОЛОГІЇ ТА ЗАХИСТУ РОСЛИН

КАФЕДРА ЕКОЛОГІЇ ТА БЕЗПЕКИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ

ПУШКАРЬОВА Т.М.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання лабораторних робіт з дисципліни

«МОДЕЛЮВАННЯ І ПРОГНОЗУВАННЯ СТАНУ ДОВКІЛЛЯ»

СЕМЕСТР 1

для студентів напряму 6.040106

«Екологія, охорона навколишнього середовища

та збалансоване природокористування»

Ухвалено науково-методичною комісією

фкультету плодоовочівництва, екології та захисту рослин

(протокол № від «___»__________2012р.)

УМАНЬ – 2012

Методичні вказівки до виконання практичних робіт з дисципліни«МОДЕЛЮВАННЯ І ПРОГНОЗУВАННЯ СТАНУ ДОВКІЛЛЯ»для студентів напряму 6.040106 «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування». – Умань: Уманський НУС, 2012. – 85 с.

Укладач: кандидат сільськогосподарських наук, старший викладач кафедри екології та безпеки життєдіяльності Тетяна Миколаївна Пушкарьова

Рецензент: д.с.-г.н., проф. Балабак А.Ф.

© Т.М. Пушкарьова

ЗМІСТ

ВСТУП……….…………………………………………………………………………..	4
ЗАНЯТТЯ №1. Тема: Прогнозування сукцесійних змін ялинового насадження при різних типах антропогенного впливу…………………..	8
ЗАНЯТТЯ №2. ТЕМА: Прогнозування змін ялини м’яколистяними породами при різних типах впливів………………………………………..	12
ЗАНЯТТЯ №3. ТЕМА: «Прогнозування змін дуба ялиною та змін ялиці буком і зворотній процес»………………………………………………………………..…….	16
ЗАНЯТТЯ №4. ТЕМА: «Прогнозування екологічної ситуації в районі за­будови»…… …………………………………………………….………………………………………	18
ЗАНЯТТЯ №5. ТЕМА: «Тема: Оцінка антропогенного впливу на екосистему “Азовське море” та аналіз потенційних параметрів регулювання її стану за трьома ієрархічними контурами	23
ЗАНЯТТЯ №6. ТЕМА: «Тема: Антропогенний вплив на активізацію та підсилення стихійних природних явищ та їх “ланцюгову взаємодію”»…………………………………………………………………………………………….	26

Вступ

Навчальна дисципліна “Моделювання та прогнозування стану довкілля” є галузевою, основою до професійної та практичної підготовки бакалаврів зі спеціальності “Екологія і охорона навколишнього середовища”.

Метою вивчення курсу “Моделювання та прогнозування стану довкілля” є формування у студентів теоретичних знань та практичних навичок у галузі математичного моделювання реальних процесів розповсюдження шкідливих домішок у довкіллі, складання прогнозів забруднення довкілля та застосування їх для регулювання техногенних викидів підприємств до навколишнього середовища, приймання управлінських рішень. Отриманізнання та навичкинеобхідні для роботи у державних та відомчих виробничих пiдроздiлах, що здійснюють контроль стану навколишньогоприродного середовища, а також у науково-дослiдницьких установах, що займаються проблемами охорони довкілля.

Завдання курсу – вивчення механізму забруднення, транспорту, міграції, перетворення забруднюючих речовин у навколишньому середовищі; засвоєння узагальнених моделей якості природних компонентів та методик прогнозів забруднення довкілля.

У результаті вивчення навчальної дисципліни “Моделювання та прогнозування стану довкілля” студент

повинен знати:

- Концептуальні моделі розповсюдження забруднюючих речовин в приземному шарі атмосфери.

-Визначення процесів масової та турбулентної дифузії.

- Підходи до моделювання динаміки еколого-економічних відносин Римського клубу та головні положення моделей Форрестера і Медоуза.

- Підходи до моделювання динаміки біосфери Мойсеєва та сучасні моделі кругообігу елементів в біосфері.

-Головні результати моделювання наслідків ядерної війни.

повинен вміти:

обрати необхідну модель та виконати розрахунки показників забруднення; обрати початкові та граничні умови вирішення математичних моделей; вибрати фактори впливу на стан забруднення середовища; скласти прогнози забруднення повітря, ґрунтів та рослинного покриву, поверхневих вод із застосуванням їх для регулювання промислових викидів підприємств в довкілля; оцінити адекватність і ефективність прогностичних схем.

Вивчення курсу “Моделювання та прогнозування стану довкілля” базується на знаннях, отриманих з таких навчальних дисциплін природничо-наукової підготовки: “Фізика”, “Хімія з основами біогеохімії”, “Біологія”, “Вища математика”, “Загальна екологія та неоекологія”, “Ґрунтознавство”, “Метеорологія та кліматологія”, “Гідрологія”, “Моніторинг довкілля” та інших.

Лабораторні роботи

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 1

Тема:Прогнозування сукцесійних змін ялинового насадження при різних типах антропогенного впливу

Мета роботи: ознайомлення з антропогенними сукцесіями лісів. Напрацювання навиків аналізу причин сукцесійних змін лісових екосистем під впливом діяльності людини та прогнозування сценаріїв їх розвитку при різних типах антропогенного впливу.

Загальні теоретичні поняття

За М.Ф.Реймерсом [5], сукцесія – це послідовна зміна біоценозів, які послідовно виникають на одній і тій же території (біотопі) під впливом природних факторів (у т.ч. внутрішніх протиріч розвитку самих біоценозів) або впливу людини; сьогодні, як правило, спостерігається в результаті складної взаємодії природних та антропогенних факторів. Кінцевим результатом сукцесії є клімаксові або вузлові спільноти, які повільніше розвиваються. Як правило, сукцесійна зміна біогеоценозів відбувається у певній послідовності, порушення якої (всупереч поширеній помилці) господарським втручанням не завжди веде до прискорення процесу. Розрізняють багато форм сукцесій, в залежності від визначального рушійного фактора: антропогенна, зоогенна, катастрофічна, пірогенна, фітогенна, циклічна (вікова), ендоекогенетична.

Сукцесія антропогенна – сукцесія, викликана господарською діяльністю людини, його прямим або опосередкованим впливом на екосистему (вирубка, загазованість атмосфери і т. ін.). Оскільки типи антропогенного впливу на природні екосистеми дуже різноманітні, то й напрямки сукцесійного розвитку екосистем теж можуть бути численними. Крім того, сценарій подальшого розвитку екосистеми, що знаходиться під впливом людської діяльності, суттєво залежить від структурно-фукціональної організації самої системи та її стійкості, тобто від ступеню її подібності до відповідних природних (еталонних) систем, а також від супутнього екологічного фону (від наявності інших екологічних факторів). Лісові екосистеми у цьому відношенні є зручним прикладом, оскільки вони інтенсивно використовуються людиною для різноманітних соціально-економіко-екологічних цілей, мають вирішальне значення у стабільності природних ландшафтів і здатні до стійкого збереження та відновлення своїх природних рис.

Ліс – це один із основних типів рослинності, який складається із сукупності деревних, чагарникових, трав’янистих, мохових та лишайникових рослин, включає в себе тварин і мікроорганізми, причому всі види біологічно зв’язані у своєму розвитку та впливають один на одне і на зовнішнє середовище. Ліс є природною екосистемою, що складається із взаємодіючих та взаємозв’язаних компонентів і характеризується динамічною рівновагою, стійкістю, авторегуляцією, високою здатністю до відродження та поновлення, особливим балансом енергії та речовин, динамічністю процесів з тенденціями до їх стабільності, географічною зумовленістю [5].

Лісовим екосистемам характерні багаторічний природний цикл формування та розвитку, “накладання” однієї на одну різних фаз розвитку дерев різних видів (рослин в цілому) – в одній повночленній екосистемі присутні різні покоління: від сіянців, молодих рослин – до особин, які вже відмирають. Тому ліси особливо чутливі до деградацій, при яких порушується саме лісове середовище. При повному порушенні лісового середовища вони “вимушені” починати освоєння території спочатку, з перших стадій сукцесії. Таким варіантом безлісої території є пустиня або пустище (пустир) – всяке малопродуктивне безлісе угруповання рослин, часто без суцільного заростання поверхні землі рослинністю [5]. В результаті природного занесення насіння деревних видів на пустищі поступово створюється нове покоління лісу. При цьому часто відбувається зміна деревних порід. При надмірній науково необґрунтованій експлуатації лісів або при загибелі частини деревостану виникають рідколісся – деревостани з повнотою за запасом стовбурової маси менше 0,3 (тобто менше 30%) порівняно з повноцінними деревостанами з оптимальною кількістю дерев на одиниці площі (за науково обґрунтованими нормативами).

Завдання

Етап 1. Загальний аналіз сукцесії.

1. На прикладі антропогенної сукцесії ялинового насадження (див. рис. 1) пояснити причини різних сценаріїв розвитку змін деревостанів – поетапно: від корінного насадження до останньої фази сукцесії (еродована пустиня чи похідне листяне насадження з нестійкою життєдіяльністю) з урахуванням відгалужень, переходів та поєднань напрямків розвитку.

2. Яка роль людини при різних сценаріях розвитку лісової екосистеми?

3. Як підвищити стійкість і господарську, соціальну та екологічну цінність рідколісь та похідних насаджень з нестійкою життєдіяльністю?

Етап 2. Аналіз сукцесії (див.рис. 13) за індивідуальнимиваріантами.

1. Як запобігти негативного впливу на ліси за варіантами типів антропогенного впливу (варіанти індивідуального завдання):

1) промислові викиди, 2) рубки, 3) пожежі, 4) екреаційне навантаження?

2. Варіант 5 - яка різницяміжрізними типами антропогенного впливу на ялиновенасадження?

3. Пояснити суть та проаналізувати причини переходів одного етапусукцесії до іншого за напрямками: варіант 6 – деградації, варіант 7 – поповнення, варіант 8 – деградації та поповнення.