Основные понятия и категории экологии

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ  РАБОТА

 

 

 

по дисциплине: « экология»

 

на тему (вариант): « Вариант №4»

 

 

 

 

Исполнитель:

студент группы

 

                                   _____________

                                                                    ^{(подпись)}

 

Преподаватель:

  ^{(Фамилия, имя, отчество преподавателя)}

 

                                   _____________

                                                                  ^{(подпись)}

 

 

Содержание

 

 

1 Основные понятия и категории экологии

 

Дефицит воды, света, тепла, элемента, пищи и т.д. ограничивает жизнедеятельность  даже тогда, когда все остальные  условия оптимальны. Такие факторы  называют ограничивающими или лимитирующими. Их действия обозначают как закон лимитирующих факторов, иначе закон толерантности.  
Закон лимитирующих факторов уточняет закон минимума,  сформулированный выдающимся химиком и основателем агрохимии Ю.Либихом (1840г.)

Он показал, что урожай растений можно эффективнее всего  повысить улучшив минимальный фактор. Лимитирующим могут действовать не только минимальные, но и максимальные значения фактора (высокая щелочность, чрезмерное содержание кальция или натрия в почве, высокая температура, избыточная освещенность), такое воздействие факторов определяется пределом терпения (толерантности).

Для каждого организма  присущи определенные условия. Различают  зону оптимума и зону пессимума.  Каждый вид имеет свою зону оптимума и пессимума. Зона оптимума характеризуется разнообразием и богатством видов, высокой плотностью населения, развитыми  промышленностью и сельским хозяйством.

Для зоны пессимума характерны меньшее разнообразие видов, меньшая  плотность организмов и продуктивность экосистем, относительно низкая плотность  населения и весьма неблагоприятные  условия для жизни. 
Каждому виду свойственна не только определенная зона оптимума, но и большая или меньшая способность переносить изменения дозировки факторов, т.е. пластичность организмов, их отклонения от оптимума. Это свойство называют экологической валентностью организма.

Стенобиотные виды (гр.Stenos- узкий) обладают низкой экологической валентностью и выносят лишь небольшие, строго ограниченные вариации экологических факторов. Эврибионтные виды (гр. Eurus- широкий) обладают широкой экологической валентностью и способны заселять места с резко изменчивыми условиями. Эврибиотность способствует широкому распространению видов. Сосна обыкновенная, береза, клен, ива серая, полынь, крапива и др. успешно перенося холод, жару, засуху и избыточное увлажнение, поэтому могут произрастать во многих географических районах – от лесотундры на севере до полупустыни на юге. Все виды образуют определенные географические и экологические популяции. 
Современная экология располагает совокупностью правил и законов.

Существуют аксиомы –эколога Б. Коммонера (1974):

• все связано со всем;
• все должно куда-то деваться;
• ничего не дается даром;
• природа знает лучше;
• правда очищает.

Эти законы отражают всеобщую связь вещей в природе и  в человеческом обществе, характеризуют  закон сохранения и превращения  энергии.

 

 

2 Сущность и содержание основных процессов в экологии

 

Основным содержанием современной экологии становится исследование взаимоотношений организмов друг с другом и со средой на популяционно-биоценотическом уровне и изучение жизни биологических макросистем более высокого ранга: биогеоценозов (экосистем) и биосферы, их продуктивности и энергетики

Существуют основные экологические задачи, которые могут быть сведены к изучению динамики популяций, к учению о биогеоценозах и их системах. Поэтому задача экологии заключается в том, чтобы вскрыть законы этих процессов и научиться управлять ими в условиях неизбежной индустриализации и урбанизации нашей планеты.

Основные  задачи, которые решаются и должны решаться в настоящее время, следующие:

• прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий в окружающей природной среде под влиянием деятельности человека;
• улучшение качества окружающей природной среды;
• сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов.
• Оптимизация инженерных, экономических, организационно-правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития, в первую очередь в экологически наиболее неблагополучных районов.

Основная  задача экологии- развитие теории взаимодействия природы и общества, рассматривается как как неотъемлемую часть биосферы.

Основные задачи экологической  экспертизы:

1. Организация и проведение (на стадии подготовки решения) всесторонних, объективных, научных исследований и анализа объектов экспертизы с позиций эффективности, полноты, обоснованности и достаточности предусмотренных в них мер, правильности определения заказчиком степени экологического риска и опасности намечаемой или осуществляемой деятельности, а также обеспечение экологического прогнозирования на основе информации о состоянии и возможных изменениях экологической обстановки вследствие размещения и развития производительных сил, не приводящих к негативному воздействию на ОС, т.е. определение вероятности экологически вредных воздействий и возможных их социальных, экономических и экологических последствий.
2. Оценка соответствия экологическим стандартам экспортируемых объектов, намечаемых к реализации, на стадиях, предшествующих принятию решения об их реализации, или соответствия названным стандартам уже осуществляемой деятельности, обеспечение государственного экологического контроля за качеством подготовки инициатором (заказчиком) проектов решений о развитии намечаемой им деятельности, а также подготовка объективных, научно-обоснованных выводов (заключений) и своевременная передача их государственным и иным органам, принимающим решение о реализации объекта экспертизы.
3. Информирование всех заинтересованных лиц (в т.ч. общественности) о возможных неблагоприятных воздействиях на окружающую природную среду и связанных с ними социальных, экономических и иных последствиях намечаемой деятельности в целях нахождения баланса интересов и компромиссного решения для снятия возникающих социально-психологических напряжений и предотвращения конфликтов на данной почве (задачи ОЭЭ).

Моделирование – это один из важнейших методов научного познания, с помощью которого создается модель (условный образ) объекта исследования. Сущность его заключается в том, что взаимосвязь исследуемых явлений и факторов передается в форме конкретных математических уравнений.

При экологическом исследовании, которое обычно поводится на определённом количестве особей, изучаются природные  явления во всём их разнообразии: общие  закономерности, присущие макросистеме, её реакции на изменение условий  существования и др. Но каждая особь, индивидуум неодинаковы, отличны друг от друга. Кроме того, выбор особи из всей популяции носит случайный характер. И лишь применение методов математической статистики даёт возможность по случайному набору различных вариантов определить достоверность тех или иных результатов (степень отклонения их от нормы, случайные отклонения или закономерности) и получить объективное представление о всей популяции.

Процесс построения математической модели включает в себя следующие  типовые этапы:

4. формулирование целей моделирования;
5. качественный анализ экосистемы, исходя из этих целей;
6. формулировку законов и правдоподобных гипотез относительно структуры экосистемы, механизмов ее поведения в целом или отдельных частей (при самоорганизации эти законы "находит" компьютер);
7. идентификацию модели (определение ее параметров);
8. верификацию модели (проверку ее работоспособности и оценку степени адекватности реальной экосистеме);
9. исследование модели (анализ устойчивости ее решений, чувствительности к изменениям параметров и пр.) и эксперимент с ней.

Современная математическая экология представляет собой междисциплинарную  область, включающую всевозможные методы математического и компьютерного  описания экологических систем.

Теоретической базой  для описания взаимодействий между видами в экосистемах служит динамика популяций, которая описывает базовые взаимодействия и дает качественную картину возможных паттернов поведения переменных в системе. Для анализа реальных экосистем применяется системный анализ, при этом степень интегрированности модели зависит как от объекта, так и от целей моделирования. Моделирование многих водных экосистем, лесных ценозов, агроэкосистем является действенным средством разработки методом оптимального управления этими системами. Построение глобальных моделей позволяет оценить глобальные и локальные изменения климата, температуры, типа растительного покрова при разных сценариях развития человечества.

Однако как было установлено, что все биологические системы, в том числе и надорганизменные макросистемы, обладают способностью к саморегуляции, ограничиваться методами математической статистики стало невозможно. Поэтому в современной экологии широко применяются методы теории информации и кибернетики, тесно связанные с такими областями математики, как теория вероятности, математическая логика, дифференциальные и интегральные исчисления, теория чисел, матричная алгебра.

В последнее время  широкое распространение получило моделирование биологических явлений, т.е. воспроизведение в искусственных  системах различных процессов, свойственных живой природе. Так, в "модельных условиях" были осуществлены многие реакции, протекающие в растении при фотосинтезе. Примером биологических моделей может служить и аппарат искусственного кровообращения, искусственная почка, искусственные лёгкие, протезы, управляемые биотоками мышц, и др.

В различных областях биологии широко применяются так  называемые живые модели. Несмотря на то, что различные организмы  отличаются друг от друга сложностью структуры и функции, многие биологические процессы у них протекают практически одинаково. Поэтому изучать их удобно на более простых существах. Они то и становятся живыми моделями. В качестве примера можно привести зоохлореллу, которая служит моделью для изучения обмена веществ; моделью для исследования внутриклеточных процессов являются гигантские растительные и животные клетки и т.д.

Основной задачей биологического моделирования является экспериментальная  проверка гипотез относительно структуры  и функции биологических систем. Сущность этого метода заключается в том, что вместе с оригиналом, т.е. с какой-то реальной системой, изучается его искусственно созданное подобие – модель. В сравнении с оригиналом модель обычно упрощена, но свойства их сходны. В противном случае полученные результаты могут оказаться недостоверными, не свойственными оригиналу.

Наибольшее распространение  в современных экологических  исследованиях получили концептуальные и математические модели и их многочисленные разновидности.

Разновидности концептуальных моделей характеризуются подробным описанием системы (научный текст, схема системы, таблицы, графики и т.д.). Математические модели являются более эффективным методом изучения экологических систем, особенно при определении количественных показателей.

Математические символы, например, позволяют сжато описать сложные экологические системы, а уравнения дают возможность формально определить взаимодействия различных их компонентов.

 

 

 

 3 Эколого-экономическая ситуация. Оценка ущерба, наносимого предприятием и эффективности природоохранных мероприятий

 

Экологическая ситуация - это пространственно-временное  соединение разнообразных условий  и факторов, формирующих экологическую  обстановку на территории различного уровня благополучия и неблагополучия.

экологических ситуаций имеют уровни:

- удовлетворительная ситуация - отсутствует  прямое или косвенное воздействия  человеческой хозяйственной деятельности  и все показатели свойств ландшафтов  не меняются;

- конфликтная ситуация - имеет место  в том случае, когда наблюдаются  незначительные в пространстве и во времени изменения в ландшафтах, в том числе в средо- и ресурсовоспроизводящих свойствах, что ведёт к сравнительно небольшим изменениям, происходящим в структуре ландшафтов и восстановлению в результате процессов саморегуляции природного комплекса или проведения несложных природоохранных мер;

- напряжённая ситуация - характеризуется  негативными изменениями в отдельных  компонентах ландшафтов, что ведёт  к нарушению или деградации  отдельных природных ресурсов  и, в ряде случаев, к ухудшению условий проживания населения; при соблюдении природоохранных мер напряжённость экологической ситуации, как правило, спадает;

- критическая ситуация - определяется  по значительным и слабокомпенсируемым  изменениям ландшафтов; происходит  быстрое нарастание угрозы истощения или утраты природных ресурсов (в том числе генофонда), уникальных природных объектов, наблюдается устойчивый рост числа заболеваний из-за резкого ухудшения условий проживания;

- кризисная ситуация приближается  к катастрофической, в ландшафтах возникают очень значительные и практически слабо компенсируемые изменения, происходит полное истощение природных ресурсов и резко уменьшается здоровье населения;

- катастрофическая ситуация характеризуется  глубокими и часто необратимыми  изменениями природы, утратой природных ресурсов и резким ухудшением условий проживания населения, вызванными в основном многократным превышением антропогенных нагрузок на ландшафты региона; важным признаком катастрофической ситуации является угроза жизни людей и их наследственности, а также утрата генофонда и уникальных природных объектов.

Под выявлением экологических ситуаций подразумевается: установление перечня (набора) экологических проблем; пространственная локализация экологических проблем; определение комбинация (сочетания) экологических проблем и отнесение выявленного ареала к той или иной степени остроты экологической ситуации. Для выявления экологических проблем проводятся экологические исследования и постоянный контроль состояния окружающей среды.