МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное бюджетное государственное учреждение Высшего профессионального образования РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра промышленной океанологии и охраны природных вод

Курсовая работа по дисциплине «Введение в сферу профессиональной деятельности» на тему «Моделирование морских экосистем»

Выполнил ст. О - 143 Новиков М.О.

Руководитель к.г.н. доц. Чанцев В.Ю.

Санкт-Петербург 2016

Оглавление

БИОСФЕРА 4

Биогеохимические круговороты элементов 6

Экологическая система 12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 18

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 20

ВВЕДЕНИЕ

Экологическая система представляет собой сложное образование с разнокачественными характеристиками. Окружающая среда изучается как совокупность физико-химических процессов, живые компоненты устроены сложнее, здесь исследуются биологические процессы со своими закономерностями.

В области математического моделирования экологических систем наиболее длинный путь пройден для водных экосистем. Это связано с достаточно определенной структурой водных живых систем, известными направлениями переноса вещества в пространстве, сравнительно слабым влиянием неизвестных случайных факторов. Во всяком случае, этим водные экосистемы отличаются от наземных. Начало математическому моделированию водных экосистем положили математики и биологи в первой трети двадцатого века. Тогда изучали общие экологические модели. Видное место в моделировании водных экосистем занимает В.А.Костицын (Kostitzin, 1937). Он исследовал различные математические модели функционирования популяций и сообществ водных организмов в пресных водоемах. Дальнейшие исследования первой половины двадцатого века привели к большому количеству моделей популяций и сообществ водных организмов, а также созданию методологии моделирования водных экосистем. К 70 - 80-ым годам прошлого века были разработаны тысячи моделей для различных конкретных внутренних водоемов, морей и отдельных районов океанов [4].

Биосфера

На Земле живые организмы существуют в верхних слоях земной коры, гидросфере и атмосфере. Уже в XVIII в. в трудах Ламарка было сформировано понятие о тонкой оболочке жизни, покрывающей Землю, а 1920-х советский биогеохимик В. И. Вернадский разработал учение о биосфере [1].

И. Вернадский считал, что биосфера есть особая наружная оболочка земной коры, занятая и преобразованная жизнью. Живые организмы являются «...трансформаторами, переводящими космические излучения в действенную земную энергию - электрическую, химическую, тепловую...» [1]. Наш основной источник энергии - Солнце. Значит, биосфера является сложной термодинамически открытой системой, получающей энергию извне, часть которой идёт на работу, а часть рассеивается в виде тепла. От Солнца до поверхности Земли доходит только 52% энергии, из которой лишь 1% преобразуется растениями в живое вещество, А остальная энергия уходит на нагревание, испарение и другие физические процессы.

Рис. 1.1 Баланс солнечной энергии на земной поверхности.

Живое вещество содержит энергию, благодаря ей оно становится активным, собирает и распределяет в биосфере полученную в форме излучения энергию и превращает её в работу. Эта работа состоит в переносе и перераспределении химических элементов в биосфере, создании из них новых тел, из-за чего значительная часть атомов земной поверхности находится в непрерывном круговороте. Все почвы, минералы верхних слоёв земной коры и месторождения руд, углей и нефти образовались и продолжают образовываться под действием жизни; Химический состав природных вод в значительной мере сформирован живыми организмами.

Живое вещество биосферы распределяется по земной поверхности и оказывает влияние на окружающую среду, изменяя ее. С течением времени жизнь неизбежно покрывает весь земной шар и только временно может отсутствовать на определённых его участках. Это движение, приводящее к «вездесущности жизни», достигается путем размножения и перемещения организмов.

Пределы биосферы обусловлены границами физических условий существования живых организмов. Согласно современным представлениям, существование жизни ограничивается диапазоном значений температуры —250 - 160 °С и давления 0,001 - 3000 атм. Нижняя граница жизни в гидросфере условно проходит на глубине 10 км, в земной коре — до 2 км; верхняя граница распространения жизни в атмосфере обусловлена слоем озона, который предохраняет живую материю от ультрафиолетового излучения Солнца, и расположена на высоте около 45 км над уровнем моря.

Рис 1.2 Схема строения биосферы.