3527

21

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5

БИОСФЕРА

Все экосистемы Земли являются составной частью единой биологической системы нашей планеты, которая называется биосферой. Учение о биосфере разработал русский учёный В.И. Вернадский. Именно он впервые оценил масштабы влияния жизни на физическую природу.

Так, по мнению В.И. Вернадского, биосфера - это общепланетарная оболочка, та область Земли, где существует или существовала жизнь и которая подвергается или подвергалась её воздействию.

В атмосфере верхние границы распространения жизни определяется озоновым слоем (экраном) – тонким слоем газа О3 (озона) на высоте приблизительно 16-20 километров. Океан населён живыми организмами полностью. В литосфере живые организмы проникают на глубину до 3 км.

По В.И. Вернадскому, в состав биосферы входят следующие типы веществ.

1. Живое вещество – живые организмы, населяющие нашу планету

(масса живого вещества составляет лишь 0,01% от массы всей биосферы).

2.Косное вещество – неживые тела, образующиеся в результате процессов, не связанных с деятельностью живых организмов (породы магматического и метаморфического происхождения, некоторые осадочные породы).

3.Биогенное вещество – неживые тела, образующиеся в результате деятельности живых организмов (некоторые осадочные породы: известняки,

мел и др., а также нефть, газ, каменный уголь, кислород атмосферы и др.).

4. Биокосное вещество – биокосные тела, представляющие собой результат совместной деятельности живых организмов и геологических процессов (почвы, илы, кора выветривания и др.).

22

5. Радиоактивное вещество – атомы радиоактивных элементов – уран

(238U и 235U), торий (232Th), радий (226Ra) и радон (222Rn и 220Rn), калий

(40K), рубидий (87Rb), кальций (48Са), углерод (14С) и др.

6. Рассеянные атомы – отдельные атомы элементов, встречающиеся в природе в рассеянном состоянии (в таком состоянии часто существуют атомы микро- и ультрамикроэлементов: Mn, Со, Zn, Сu, Аu, Hg и др.)

В современной экологии принято различать шесть функций живого вещества:

1.Энергетическая функция;

2.Газовая функция;

3.Концентрационная функция;.

4.Окислительно-восстановительная функция;

5.Деструктивная функция;

6.Информационная функция.

Используя тексты лекций, учебник, теоретическую часть работы

выполните задания:

Выберите правильный ответ.

1. Почему биосфера – открытая система?

а) состоит из экосистем, б) способна изменяться во времени,

в) связана с Космосом обменом веществ и энергии, г) способна к саморегуляции

2. Почему биосферу считают динамичной системой?

а) способна изменяться во времени, б) обладает устойчивостью, в)

связана с Космосом обменом веществ, г) не способна к саморегуляции

3. Как изменяется биомасса растений суши от полюсов к экватору?

а) уменьшается или увеличивается по сезонам года, б) увеличивается в) уменьшается, г) практически не изменяется

4. Какой процесс жизнедеятельности у млекопитающих животных обеспечивает выполнение ими окислительно-восстановительной функции в

23

биосфере? а) биоритмы, б) клеточный метаболизм, в) фотопериодизм, г)

определенной территории, б) оболочку Земли, заселенную живыми

7. Границы биосферы определяются:

а) условиями, непригодными для жизни, б) колебаниями положительных температур, в) количество выпадающих осадков, г) облачность атмосферы

8. Живое вещество биосферы – это совокупность всех а) растений и животных планеты, б) многоклеточных организмов

планеты, в) микроорганизмов планеты, г) живых организмов планеты

9.В масштабе геологического времени большая роль в преобразовании вещества и энергии принадлежит

а) атмосфере, б) живому веществу, в) воде, г) почве

10.Благодаря какой функции живого вещества образовались скопления

восстановительную, г) биогеохимическую

12. В скверах вблизи крупных магистралей городов листовой опад осенью сгребают и вывозят, так как опавшие листья: а) накапливают свинец, б) не подвергаются гниению, в) ухудшают освещенность почвы, г) препятствуют доступу воздуха к корням

24

13. Космическая роль растений на Земле состоит в том, что они

а) аккумулируют солнечную энергию, б) поглощают из окружающей среды минеральные вещества, в) поглощают из окружающей среды углекислый газ г) выделяют кислород

14. Каковы последствия расширения озоновых дыр?

а) частые извержения вулканов, б) усиление ультрафиолетового

излучения, в) понижение температуры воздуха, г) повышение интенсивности инфракрасного излучения

15. Ведущую роль в сокращении рыбных запасов Мирового океана

сыграли факторы:

а) антропогенные, б) абиотические, в) биотические, г) климатические

16. Некоторые виды растений стали редкими, так как а) сократилась их

численность в связи с возрастом, б) их уничтожили животные, в) они погибли

сокращение численности хищных животных, б) уничтожение насекомых-

вредителей сельскохозяйственных культур, в) создание искусственных агроценозов, г) создание разнообразия видов растений и животных в экосистеме

18. Сохранению равновесия в биосфере способствует а) создание новых сортов растений и пород животных, б) вселение новых видов в экосистему, в)

уничтожение паразитов и хищников, г) внедрение в производство малоотходных технологий

19. Основу стабильного существования биосферы обеспечивает а) наличие в ней хищников, б) применение на полях высокой

агротехники, в) создание заповедных территорий, г) биологический круговорот веществ

20. В целях устойчивого развития и сохранения биосферы человек а) полностью уничтожает хищников в экосистемах, б) регулирует численность

25

популяций отдельных видов, в) увеличивает численность травоядных животных, г) увеличивает численность насекомых-вредителей

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6

Природные ресурсы. Изучение методики подсчета срока исчерпания

невозобновимых природных ресурсов

Человеческое общество не может существовать, не используя природные ресурсы, не влияя на их количество и качество, а следовательно, не внося изменений в окружающую его среду и биосферу.

Процесс эксплуатации природных ресурсов в целях удовлетворения материальных и культурных потребностей общества называется природопользованием. Оно может быть рациональным (разумным) и

нерациональным. Само понятие рациональности предполагает опору на разум и знания. Поэтому под природопользованием понимают также науку,

разрабатывающую общие принципы осуществления всякой деятельности,

связанной с использованием природных ресурсов и воздействием на них,

которые позволят избежать экологической катастрофы.

Рациональное природопользование в любой отрасли базируется на ряде общих принципов. К ним относится принцип системного подхода, который предусматривает всестороннюю комплексную оценку воздействия производства на среду и ее ответных реакций. С позиции системного подхода ни один природный ресурс не может использоваться или охраняться независимо друг от друга. Так, повышение плодородия почв за счет орошения с помощью оросительных систем может привести к истощению водных ресурсов,

которые необходимо предвидеть и предупредить. Сбросы отходов в реку должны оцениваться не только по воздействию их на рыбу, но и на биохимию данного водного объекта и на всю систему водоснабжения района, где протекает эта река, включая тот водоем или водоток, куда эта река впадает.

26

Ресурсы - важнейшие компоненты окружающей человека среды,

используемые для создания материальных и культурных потребностей общества.

Природные ресурсы – объекты и силы природы, используемые человеком для поддержания своего существования (ресурсы животного мира, земельные,

лесные, водные, рекреационные, эстетические и др.). Они весьма разнообразны,

как и возможности их применения в хозяйстве и быту. Вся жизнь и деятельность человека, территориальное расселение и размещение производительных сил.

На долго ли хватит важнейших природных ресурсов точно и однозначно ответить невозможно. Все попытки прогнозирования оканчивались в большинстве случаев неудачей. По некоторым расчетам, произведенным в середине 20 века, к концу его должны были быть исчерпаны запасы таких важнейших минералов, как свинец, цинк, олово, фтор и др. Этого не произошло, поэтому будем надеяться, что окажутся ошибочными и расчеты,

предсказывающие полное исчерпание запасов всех металлов до 2500 г.

Проблему более рационального использования минеральных ресурсов можно решить следующими эффективными методами:

–созданием новых высокоэффективных способов геологической разведки полезных ископаемых, ресурсосберегающих методов добычи;

–комплексным использованием минерального сырья;

–сокращением потерь сырья на всех этапах освоения и использования запасов недр, особенно на стадиях обогащения и переработки сырья;

–созданием новых веществ, органическим синтезом минерального сырья

идр.

Принцип экологизации производства реализуется через внедрение

малоотходных и ресурсосберегающих технологий.

Ресурсы классифицируют:

27

– по их использованию: на производственные (промышленные и сельскохозяйственные), здравоохранительные, рекреационные, эстетические,

научные;

– по принадлежности к тем или иным компонентам природы (земельные,

водные, минеральные, животные, растительные);

–по заменимости (напр., кислород заменить нечем);

–по исчерпаемости: исчерпаемые и неисчерпаемые.

Деление ресурсов по какому-то одному признаку весьма условно,

например, вода в озере может быть использована как в промышленных целях,

так и в рекреационных.

При этом часто в действие вступает правило интегрального

(материального), ресурса, согласно которому использование ресурса в одних целях затрудняет или исключает использование в других.

В связи с этим в каждом конкретном случае надо рассматривать целую сеть природных взаимосвязей и определять вариант его использования.

Ресурсный цикл – это цикл превращения природных веществ, который последовательно включает выявление, добычу, переработку того или иного ресурса и возвращение в природу отходов этих процессов. И.В.Комар выделил

6 ресурсных циклов: энергоресурсы; металлорудные ресурсы; неметаллическое ископаемое сырье; лесные ресурсы; почвенно-климатические ресурсы; ресурсы дикой фауны и флоры. Первые три цикла связаны с невозобновимыми, а

остальные – с возобновимыми природными ресурсами.

Большой интерес для науки и практики представляет деление природных ресурсов по признаку исчерпаемости. Понятие “неисчерпаемости” хотя и общепринято, но не совсем верно, так как раз Земля конечна во времени и в пространстве и даже Солнце когда-нибудь прекратит своё существование, то природный ресурс исчерпаем. Но по сравнению с нашими потребностями и сроками существования можно от этого отвлечься и не принимать во внимание.

К неисчерпаемым природным ресурсам можно условно отнести солнечный свет, атмосферный воздух, воду, энергию ветра, падающей воды и

28

т.д. Но для нас важно не только количество, но и качество этих ресурсов: не вода вообще, а вода, пригодная для питья; не воздух вообще, а воздух,

пригодный для дыхания, и т.д.

Исчерпаемые ресурсы делятся на возобновимые, относительно возобновимые (напр., плодородие почв) и невозобновимые.

Невозобновимые ресурсы - это ресурсы, которые совершенно не восстанавливаются или восстанавливаются во много раз медленнее, чем используются человеком. К ним относятся полезные ископаемые, находящиеся

внедрах земли. Использование этих ресурсов приводит к их исчерпанию.

Котносительно возобновимым ресурсам относят почву и лесные ресурсы, которые обладают способностью к самовосстановлению, но процесс этот происходит в течение многих десятилетий и даже столетий.

Возобновимые ресурсы - это ресурсы, способные к восстановлению через размножение или другие природные циклы (например, выпадение в осадок) за сроки, соизмеримые со сроками их потребления. К ним относятся растительность, животный мир и некоторые минеральные ресурсы,

осаждающиеся на дно озёр и морских лагун.

Однако и возобновимые ресурсы могут исчезнуть, если темпы их использования будут превышать темпы восстановления.

В 1957 году П. Дансеро сформулировал закон необратимости взаимодействия «Человек – Биосфера», согласно которому часть возобновляемых природных ресурсов, может стать исчерпаемой,

невозобновляемой, если человек при нерациональных сельскохозяйственных,

гидротехнических и других мероприятиях сделает невозможным их жизнедеятельность и воспроизводство.

Важнейшую роль в жизнедеятельности человечества играют:

экологические (биотические) ресурсы: совокупность средообразующих компонентов, обеспечивающих экологическое равновесие биосфере, а,

следовательно, и нормальную среду обитания человека как социально-

биологического существа; топливно-энергетические ресурсы.

29

Цель данной работы заключается в ознакомлении с методикой подсчета времени исчерпания природного ресурса.

Задание № 1. Необходимо оценить срок исчерпания природного ресурса, если известен уровень добычи ресурса в текущем году, а потребление ресурса в последующие годы будет возрастать с заданной скоростью прироста ежегодного потребления. Исходные данные для выполнения работы представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Данные для расчета срока исчерпания ресурса

Для расчета запаса ресурсов (Q, млрд. т) пользуются формулой суммы

членов ряда геометрической прогрессии:

где Q – запас ресурсов, млрд. т; q – годовая добыча ресурсов, млрд. т/год; ТР - прирост потребления ресурса; t – число лет.

2. Логарифмическое выражение для Q дает следующую формулу для

расчета срока исчерпания ресурса:

30

Расчетное время исчерпания приведенных в таблице ресурсов,

вставьте данные в виде добавочной строки в таблицу. Сделайте вывод о последовательности прекращения добычи ресурсов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 7

Биоритмы

Биоритмы организма – периодически повторяющиеся изменения в ходе биологических процессов. Все биоритмы начинают работать одновременно в момент рождения. Биоритмы практически остались неизменными с первобытных времен и не могут угнаться за ритмами современной жизни.

Напряжение ослабляет нервную систему. Исчезает ритм – приходит смерть. У

каждого человека в течение суток четко прослеживаются пики и спады важ-

нейших жизненных систем.

Со дня рождения человек находится в трех биологических ритмах:

физическом, эмоциональном и интеллектуальном.

23-дневный ритм. Это физический ритм. Он определяет здоровье, силу и выносливость человека.

28-дневный ритм. Это эмоциональный ритм. Он влияет на состояние нервной системы, настроение, любовь, оптимизм и т.п.