Контрольная работа по "Экология"

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный 

архитектурно-строительный университет

 

Кафедра водоотведения и экологии

 

 

Контрольная работа

Вариант № 93

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент группы 1Сспв-1

К.Е. Вавулин

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2013

1. Какой вклад  в создание экологии внесли  ученые древности?

Большое влияние  на мировоззрение ученых современной  эпохи оказали древнегреческие  ученые. Так, например, Аристотель (384-322 до н. э.) в своей "Истории животных" различал водных и сухопутных животных, плавающих, летающих, ползающих. Его внимание привлекали такие вопросы, как приуроченность организмов к местообитаниям, одиночная или стайная жизнь, различия в питании и т. д. Вопросы строения и жизни организмов рассматривались в трудах таких античных мыслителей и философов, как Теофраст(371-280 до н. э.), Плиний Старший (23-79 н. э.) с его знаменитой "Естественной историей".

Удивительные  открытия, которые принесли с собой  путешествия в отдаленные страны и великие географические открытия эпохи Возрождения, послужили толчком  для развития биологии. Ученые и  путешественники не только описывали  внешнее и внутреннее строение растений, но и сообщали сведения о зависимости  растений от условий произрастания  или возделывания. Описание животных сопровождалось сведениями о их поведении, повадках, местах обитания. Известный английский химик Роберт Бойль (1627-1691) оказался первым, кто осуществил экологический эксперимент; он опубликовал результаты сравнительного изучения влияния низкого атмосферного давления на различных животных.

Большой вклад  в формирование экологических знаний внесли такие выдающиеся ученые, как  шведский естествоиспытатель Карл Линней(1707-1778) и французский исследователь  природы Жорж Бюффон(1707-1788), в трудах которых подчеркивалось ведущее  значение климатических факторов. Особенно большой интерес представляют сочинения  Линнея "Экономия природы" и "Общественное устройство природы". Под "экономией" Линней понимал взаимные отношения  всех естественных тел, он сравнивал  природу с человеческой общиной, живущей по определенным законам.

Важные наблюдения, оказавшие влияние на развитие экологии, были выполнены учеными Российской Академии наук в ходе экспедиционных исследований, проводимых со второй половины XVIII в. Среди организаторов и участников этих экспедиций надо отметить Степана  Петровича Крашенинникова (1713-1755) с  его "Описанием земли Камчатки", Ивана Ивановича Лепехина (1740-1802) - автора четырехтомных "Дневных  записок путешествия доктора  и Академии наук адъюнкта Ивана Лепехина по разным провинциям Российского государства", академика Петра Симона Палласа (1741-1811), подготовившего капитальный труд "Описание животных российско-азиатских".

Большое влияние  на развитие экологической науки  оказал французский автор первого  эволюционного учения Жан Батист Ламарк (1744- 1829), считавший, что важнейшей  причиной приспособительных изменений  организмов, эволюции растений и животных является влияние внешних условий  среды.

Профессор Московского  университета Карл Францевич Рулье (1814-1858) в своих трудах и публичных лекциях настоятельно подчеркивал необходимость изучения эволюции живых организмов и объяснения жизни, развития и строения животных в зависимости от изменений их среды. Большое значение для развития экологии имели труды известного русского зоолога Николая Алексеевича Северцова (1827-1885).

Особую роль в развитии экологических идей сыграли  труды великого английского ученого-естествоиспытателя Чарлза Дарвина (1809-1882) - основателя учения об эволюции органического мира. Вывод  Ч. Дарвина о существующей в природе  постоянной борьбе за существоваие принадлежит к числу центральных проблем экологии.

Немецкий биолог Эрнст Геккель (1834-1919), который в 1866 г. предложил термин "экология", дал следующее определение этой науки: "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 условия борьбы за существование". Э. Геккель относил экологию к  биологическим наукам и наукам о природе, которых прежде всего интересуют все стороны жизни биологических организмов. Как самостоятельная наука экология сформировалась к началу двадцатого столетия. Большой вклад в ее развитие в XX в. внесли всемирно известные ученые-ботаники Климент Аркадьевич Тимирязев (1843-1920), Василий Васильевич Докучаев (1846-1903), Фредерик Клементс (1874- 1945), Владимир Николаевич Сукачев (1880-1967) и ряд других.

Крупнейший  русский ученый XX в. Владимир Иванович Вернадский (1863-1945) создает учение о биосфере. Он показывает, какую огромную роль играют живые организмы в геохимических процессах на нашей планете.

В конце жизни  В. И. Вернадский приходит к выводу, что биосфера тесно связана с  деятельностью человека; от этой деятельности зависит сохранность равновесия состава биосферы. Он вводит новое  понятие - ноосфера, что означает "мыслящая оболочка", то есть сфера разума. В. И. Вернадский писал: "Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической  силой. Перед ним, перед его мыслью и трудом становится вопрос о перестройке  биосферы в интересах свободного мыслящего человечества как единого  целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся, и есть ноосфера".

Во второй половине двадцатого столетия происходит своего рода "экологизация" современной науки. Это связано с осознанием огромной роли экологических знаний, с пониманием того, что деятельность человека зачастую не просто наносит вред окружающей среде, но и, воздействуя на нее негативно, изменяя условия жизни людей, угрожает самому существованию человечества.

Поэтому необходимо понять, каким образом происходит воздействие человека на окружающую среду, и найти те пределы изменения  условий, которые позволяют не допустить  экологического кризиса. Таким образом, экология становится теоретической  основой для рационального использования  природных ресурсов.

В изучении многообразных  процессов, которые происходят в  живой природе, большую помощь оказывают  экспериментальные методы. В лабораторных опытах исследуется влияние разных условий на организмы, выясняется их реакция на заданные воздействия. Изучая отношения организмов со средой обитания в искусственных условиях, можно  глубже разобраться в происходящих явлениях природы.

Однако экология отнюдь не является лабораторной наукой. Совершенно очевидно, что взаимосвязи  живых организмов с окружающей их средой могут быть изучены наиболее полно лишь в природе. Но это дело нелегкое, особенно если учесть, до какой  степени сложна даже самая простая  среда. Поэтому в экологии натурные наблюдения и эксперименты занимают самое важное место.

В то же время  невозможность экспериментальной  проверки нередко заставляет экологов переводить наблюдаемые факты на язык математики. Математический анализ (моделирование) позволяет выделять отдельные из всей совокупности отношений  организма и среды, чтобы глубже понять природу этих явлений. Конечно, при этом не надо забывать, что математические модели представляют собой лишь приблизительное  отображение природных явлений.

Если в период своего возникновения экология изучала  взаимоотношения организмов с окружающей средой и была составной частью биологии, то современная экология охватывает чрезвычайно широкий круг вопросов и тесно переплетается с целым  рядом смежных наук, прежде всего  таких, как биология (ботаника и зоология), география, геология, физика, химия, генетика, математика, медицина, агрономия, архитектура.

В настоящее  время в экологии выделяют ряд  научных отраслей и дисциплин: популяционная  экология, географическая экология, химическая экология, промышленная экология, экология растений, животных, человека.

Несмотря на все многообразие, в основе всех направлений современной экологии лежат фундаментальные биологические  идеи об отношении живых организмов с окружающей их средой.

Таким образом, современная экология - универсальная, бурно развивающаяся, комплексная  наука, имеющая большое практическое значение для всех жителей нашей  планеты. Экология - наука будущего, и возможно, само существование человека будет зависеть от прогресса этой науки.

 

2. Какую функцию  в экосистемах выполняют редуценты?

Редуценты, или деструкторы - это консументы, участвующие в последней стадии разрушения, т.е. в минерализации органических веществ, которые они восстанавливают до неорганических соединений (С02, Н20 и др.). Редуценты очищают природную среду от отходов, они возвращают вещества в круговорот, превращая их в формы, доступные для продуцентов. Таким образом жизненный цикл  возобновляется.

К редуцентам относятся главным образом микроскопические организмы (бактерии, грибы и др.) - микроконсументы. Их выделяют в отдельную группу потому, что роль редуцентов в круговороте веществ чрезвычайно велика. Без них в биосфере накапливались бы груды органических остатков; иссякли бы запасы минеральных веществ, необходимых продуцентам, и жизнь в той форме,  которую мы знаем,  прекратилась бы.

3. Какие свойства  экосистем называются эмерджентными?

Эмерджентные свойства являются следствием иерархической организации  живой природы. По мере объединения  подсистем в более крупные  функциональные единицы у этих новых  систем возникают уникальные свойства, которых не было на предыдущем уровне. Эти качественно новые свойства нельзя предсказать на основании  свойств подсистем низшего порядка, составляющих систему следующего, более высокого уровня организации.

Для иллюстрации эмерджентных свойств можно привести пример из химии. Водород и кислород, соединяясь в определенном соотношении, образуют воду - жидкость, совершенно не похожую ни на водород, ни на кислород, свойства которой невозможно предсказать, исходя из свойств исходных газов. Так же и в человеческом сообществе. Психология толпы не есть сумма психологических портретов отдельных людей. Поведение человека вне толпы отличается от его поведения в окружении массы людей. Ч. Айтматов (2000 г.) пишет: «Если взять отдельного человека, то сам по себе он безопасное существо. Но как только люди собираются в большие группы,  нации,  этносы  и вооружаются экстремистскими идеями, начинают действовать разрушительные силы толпы, с кото-рой вести диалог уже невозможно».

4. Приведите примеры  антропогенных экосистем? 

Антропогенные экосистемы обладают теми же основными признаками, что и природные: определенной структурой биоценоза (продуценты, консументы, редуценты), потоком энергии и круговоротом веществ. Однако имеются и различия. Проследим черты сходства антропогенных и природных экосистем и их отличия на некоторых примерах.

Город, особенно промышленный, является гетеротрофной экосистемой, получающей энергию, пищу, воду и другие вещества с больших площадей, находящихся за его пределами. Город отличается от природных гетеротрофных систем, примером которых может служить устричная банка (рис. 1).

Рис. 1  Гетеротрофные экосистемы (по Ю. Одуму,   1986, с изменениями): А - устричная банка; Б - промышленный город

Устричная банка целиком  зависит от поступления энергии  с большой площади окружающей среды. Существование города также поддерживается колоссальным притоком энергии извне, при этом возникает и огромный отток в виде тепла, промышленных и бытовых отходов. Однако потребности 1 м² города в энергии примерно в 70 раз превышают потребности устричной банки такой же площади и составляют около 4000 ккал/сут, а в год - около 1,5 млн ккал.

Большинство городов имеют  «зеленый пояс», т. е. автотрофный компонент: газоны, парки, пруды, озера и т. п. Но органическая продукция этого  зеленого пояса не играет никакой  роли в снабжении энергией механизмов и людей, населяющих город. Городские парки представляют в основном лишь эстетическую и рекреационную ценность, смягчают колебания температуры, уменьшают загрязнения и шумовое воздействие, являются местом обитания птиц и мелких животных. Труд и горючее, затрачиваемые на их содержание, лишь увеличивают расходы на жизнь города. Ежегодные энергетические дотации для газона (труд, бензин, удобрения и т. п.) оцениваются приблизительно в 530 ккал/м2. Без огромных поступлений извне пищи, горючего, электричества и воды люди погибли бы или покинули город.

Хотя площадь суши, занятая  городами, не так уж и велика (1 -5 %), но, воздействуя на свои обширные пригородные зоны, они изменяют водные пути, леса, поля, атмосферу и океан. Город может влиять на удаленный лес не только непосредственно загрязнением воздуха или использованием продуктов леса и древесины, но и изменяя состав деревьев в нем. Например, спрос на бумагу оказывает экономическое давление: естественные леса, состоящие из деревьев разных пород и возраста, превращаются в плантации деревьев одного вида и возраста.

Гектар города потребляет приблизительно в тысячи раз больше энергии, чем такая же площадь сельской местности. Образующиеся в результате функционирования города тепло, пыль и другие вещества, загрязняющие воздух, заметно изменяют климат городов. В городах теплее, повышена облачность, меньше солн¬ца, больше тумана, чем в прилегающей сельской местности. Строительство городов стало основной причиной эрозии почвы.

Размеры загрязнения среды на выходе города зависят от интенсивности его жизнедеятельности и степени технического развития. Отсутствие очистных сооружений для сточных вод и выбросов в атмосферу, переработки твердых отходов приводят к сильному негативному воздействию на среду в окрестностях города.