Методические указания и задания к выполнению контрольных

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Саратовский государственный технический университет
«ЭКОЛОГИЯ»
Методические указания и задания к выполнению контрольных работ по
дисциплине «Экология» для студентов заочной формы обучения
специальности 240801
«Машины и аппараты химических производств»
Одобрено
редакционно-издательским советом
Саратовского государственного
технического университета
Саратов 2009
Введение
Самостоятельные занятия. Приступая к изучению данного курса,
прежде всего, следует ознакомиться с его содержанием по программе,
объемом каждой темы и последовательностью содержащихся в ней
вопросов. Изучать курс рекомендуется по отдельным темам. Необходимо
иметь в виду, что расположение материала курса по программе не всегда
совпадает с расположением его в учебнике. Изучая курс, следует
обращаться к предметному указателю, помещенному в конце книги.
Чтобы лучше запомнить и усвоить изучаемый материал, надо
обязательно иметь рабочую тетрадь и заносить в нее формулировки
законов, правил, принципов и основных понятий экологии, значения
новых незнакомых терминов, формул, уравнений реакций и т.п. Во всех
случаях, когда материал поддается систематизации, следует составлять
графики, схемы, диаграммы и таблицы. Они облегчают запоминание и
сокращают объем конспектируемого материала. Краткий конспект полезен
и при повторении материала в период подготовки к экзамену. Один из
лучших методов прочного усвоения, проверки и закрепления
теоретического материала – решение задач по изучаемой теме, поэтому
изучение курса должно обязательно сопровождаться выполнением
упражнений и решением задач из учебника или данного пособия.
Контрольные задания. В процессе изучения курса экология
студенты должны выполнить контрольную работу, включающую задания
по 7 темам, седьмая тема состоит из 4-х пунктов. С каждой темы студенту
необходимо выполнить одно задание и решить одну задачу. Последняя
цифра задания совпадает с номером варианта. Номер варианта
определяется по последней цифре номера зачетки Контрольная работа,
выполненная не по своему варианту, не рецензируется и не засчитывается.
К выполнению контрольной работы можно приступить только тогда,
когда будет изучена определенная часть курса. Решения задач и ответы на
теоретические вопросы должны быть коротко, но четко обоснованы, за
исключением тех случаев, когда по существу вопроса такая мотивировка
не требуется. При решении задач нужно приводить все математические
преобразования, избирая простейший путь решения. Контрольная работа
должна быть аккуратно оформлена. Для замечаний рецензента надо
оставлять достаточно широкие поля. Писать надо четко и ясно. В работах
номера и условия задач следует переписывать в том порядке, в каком они
указаны в задании. В конце каждой работы следует привести список
использованной литературы.
Рецензируя контрольные задания, преподаватель заочно руководит
самостоятельной работой студента. Если контрольная работа не зачтена, ее
нужно выполнить повторно с учетом указаний рецензента и выслать на
рецензирование вместе с незачтенной работой. Исправления следует
2
выполнять в конце тетради, а не в рецензированном тексте. Работа должна
быть датирована и подписана студентом.
Консультации. В случае каких-либо затруднений, возникающих при
изучении курса, следует обращаться за письменной или устной
консультацией к преподавателю, рецензирующему контрольные работы.
Целью курса «Экология» является изучение наиболее общих
закономерностей взаимоотношений организмов со средой, в том числе
взаимодействие с природной средой человеческого общества и
техносферы., а также необходимость привить студентам экологическое
мышление и мировоззрение.
1. Содержание лекционного курса.
1.
ЭКОЛОГИЯ И ДРУГИЕ ОБЛАСТИ НАУЧНОГО ЗНАНИЯ;
историческое развитие экологии; структура экологии и общей экологии
Среда обитания; факторы среды и их классификация; закономерности
действия факторов среды на организм; Среды жизни и адаптации к ним
организмов; Понятие экосистемы и биогеоценоза Строение и
происхождение биосферы; основные свойства биосферы; учение
В.И.Вернадского о биосфере и ноосфере.
2.
ГЛОБАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ; проблемы
химического, теплового, радиационного, шумового, электромагнитного
загрязнения окружающей среды, озоновые дыры, парниковый эффект и
проблема глобального потепления. Проблемы истощения природных
ресурсов, деградация земель, рост народонаселения и урбанизация.
Принципы экологического подхода к оценке и анализу процессов и
явлений, происходящих в окружающей среде.
3.
ПОНЯТИЕ О ТОКСИЧНОСТИ ВЕЩЕСТВ; яды, отравлениях,
интоксикациях, экотоксикантах, ксенобиотиках, персистентных веществах;
Токсикометрия: Основные понятия и параметры: токсическая опасность;
доза
(пороговая,
несмертельная,
среднесмертельная,
абсолютносмертельная, допустимая суточная, эффективная); порог
(вредного
однократного,
вредного
хронического
воздействия);
концентрация (пороговая, летальная, критическая, эффективная); степень
токсичности; зона однократного острого и хронического действия.
Ассимиляционная емкость экосистемы. Классы опасности веществ
(последовательность установления класса опасности хим.вещества и
критерии классов).
4.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ И ЕЕ ЗАЩИТА; Замкнутые
технологические схемы газооборотов. Методы и принципы очистки
отходящих газов от пыли, аэрозолей и других загрязняющих веществ.
Понятие ПДК и ПДВ
3
5.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ГИДРОСФЕРЫ И ЕЕ ЗАЩИТА; процессы
самоочищения водоемов. Классификация сточных вод. Понятие ПДК и
ПДС. Основные методы очистки сточных вод: механические, химические,
физико-химические, биологические.
6.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЛИТОСФЕРЫ И ЕЕ ЗАЩИТА; Включение
загрязнений в цепи питания. Основные источники загрязнения почв.
ПДКпрод, , ВДК и ДОК. Основные методы защиты почв от загрязнений.
7.
ЗАХОРОНЕНИЕ
И
ПЕРЕРАБОТКА
ОТХОДОВ;
Классификация
отходов,
их
кодирование,
селективный
сбор,
транспортировка и переработка отходов, захоронение радиоактивных и
уничтожение и переработка токсичных отходов
8.
СИСТЕМА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА; Виды
мониторинга (глобальный, региональный, локальный; фоновый,
импактный). Направления деятельности экологического монторинга,
объекты мониторинга, контрольные показатели
9.
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ
И
ПРАВОВЫЕ
АСПЕКТЫ
РАЦИОНАЛЬНОГО
ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ;
Виды
природопользования. Классификация природных ресурсов. Принципы
рационального природопользования. Оценка природных ресурсов; ущербы
при
нерациональном
природопользовании.
Эффективность
природопользования. Управление природопользованием. Экологическое
право и его основные источники
2. ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ
Тема 1. Экология – как наука
1.1. Экология как самостоятельная наука сформировалась в ХХ веке.
Правильно ли утверждение, что экологические знания накапливались с
древнейших времен? Свой ответ обоснуйте.
1.2. «Экология – наука будущего ». В чем вы видите правомерность
этого тезиса?
1.3. Каких известных ученых прошлого можно отнести к экологам?
Почему?
1.4. Какую роль в становлении экологии как науки сыграли работы
отечественных ученых: В.В.Докучаева, Г.Ф. Морозова, Г.Н.Высоцкого,
В.Н.Сукачева, В.И.Вернадского?
1.5. Почему экологию относят к системным наукам? Назовите
основные виды систем и присущие им связи.
1.6. Кто из ученых прошлого впервые обратил внимание на
специфическую роль человека и ее возможные катастрофические
последствия?
1.7. Подумайте, как можно обобщить и объединить отдельные
4
(частные) направления экологии в группы (по уровням изучения,
по сферам применения). Составьте упрощенную схему «Структура
экологии», выделив ее основные подразделения.
1.8. Покажите связь экологии с биологическими, техническими и
социальными науками.
1.9. Как вы понимаете термин «экологическая этика»? Обоснуйте
свой ответ.
1.10. Рассмотрите с позиций экологии тезис И.С.Тургенева: «природа
– не храм, а мастерская, и человек в ней – работник».
Тема 2. Биосфера
Пример решения задачи:
Содержание О2 в атмосфере равно 1,2·1015т. Способность биомассы
производить О2 составляет 2·1011 т/год. Количество кислорода в
атмосфере, несмотря на продуктивность биомассы, уменьшается в среднем
на 1·1011 т/год. Оцените вклад населения планеты как отдельных
потребителей О2 в уменьшение его концентрации. Перечислите главные
источники потребления кислорода, на что заменяется кислород в
атмосфере.
Решение:
Ежегодное уменьшение содержания кислорода в атмосфере равно
наблюдаемому уменьшению его содержания плюс способность биоты
производить кислород, то есть:
Qум = 2·1011 + 1·1011 = 3·1011 т/год.
Следовательно, запасов кислорода в атмосфере, при сохранении
современного уровня его потребления, хватит на
t = 1,2·1015/ 3·1011 = 4000 лет.
Население планеты оценивается примерно в 6 млрд. человек. Средний
объем легких человека составляет 4 л, средняя частота дыхания равна 30
дыханий/минуту. Средний обмен газа в легких равен 30%, содержание О2 в
воздухе - 21%. Следовательно, каждый человек ежеминутно потребляет
кислорода:
Vч= 4·30·0,3·0,21 = 7,56 л/мин
или
Vч= 7,56·60·24·365 = 3,97·106л/год, или 3,97·103 м3/год.
Так как плотность кислорода равна 1,3 кг/м3, то годовое потребление
кислорода одним человеком составляет:
Q =3,97·103·1,3 = 5,16·103 кг/год или 5,16 т/год.
А все человечество ежегодно потребляет в 6 млрд. раз больше, а
именно
Qсум = 5,16·6·109 = 30,96 млрд. т/год.
Окончательно, вклад человечества в потребление кислорода равен:
Дчел = Qсум /Qум = 30,96·109/3·1011 = 0,1032 или 10,32%.
5
Поглощаемый в процессе техногенной деятельности
кислород замещается в атмосфере, главным образом, на СО2.
человека
Задания для контрольных работ
2.1. По оценкам ученых, биосфера существует 3-4 млрд. лет. За
последние 200 млн. лет исчезло 900 тыс. видов. В настоящее время
скорость исчезновения на 5 порядков больше (24 вида/сут). Оцените, за
какой промежуток времени видовое разнообразие на планете уменьшится
на 10% при сохранении современной тенденции. Известное количество
видов составляет 1,7 млн. Перечислите основные причины и следствия
уменьшения видового разнообразия на планете.
2.2. Почему в современной биосфере не может возникнуть новая
форма жизни?
2.3. Почему В.И.Вернадский в своей теории возникновения и развития
биосферы говорил о невозможности самозарождения жизни?
2.4. Английский астрофизик Ф.Хойл опубликовал фантастический
роман «Черное облако», в котором рассказывалось о том, как Солнечную
систему посетили таинственные обитатели космических миров – огромное
облако, в котором во взвешенном состоянии находились многие
органические соединения. Они были настолько взаимосвязаны, что
образовавшееся облако стало живым и даже разумным. В основу романа
ученый положил реальные
исследования, а в 1977 г. совместно с
Ч.Викрамасингхом выдвинул теорию, ставшую настоящей сенсацией. Что
это за теория? Получила ли она дальнейшее развитие?
2.5. Авторы какой теории возникновения и эволюции биосферы в
качестве доказательств привели египетские пирамиды?
2.6. Поступление СО2 в атмосферу равно 7 млрд. т/год, при
содержании его в тропосфере 711 млрд. т. При отсутствии
СО2 в
тропосфере средняя глобальная температура на планете составляла бы
255 К, в то время как в настоящее время – 288 К. По экспертным оценкам,
подъем средней глобальной температуры на 3,6 градуса вызовет подъем
уровня Мирового океана на 5 м. Россия в среднем находится на высоте
75 м над уровнем моря. Через какой период времени жители России могут
утонуть, если сохранится существующая мощность выбросов СО2? Если
выброс СО2 увеличится на 5% ?
2.7. Содержание О2 в атмосфере равно 1,2·1015 т. Ежегодное
уменьшение содержания кислорода в атмосфере равно 3·1011 т. Оцените
вклад населения планеты как потребителей кислорода в уменьшение его
концентрации. Перечислите главные источники потребления кислорода, на
что заменяется кислород в атмосфере. Для расчетов используйте
следующие данные: население планеты – 5,6 млрд. человек, средний объем
легких 4 л, средняя частота дыхания 30 дыханий/минуту, средний
газообмен в легких 30 %, содержание О2 в воздухе – 21%.
6
2.8. Содержание О2 в атмосфере равно 1,2·1015 т. Ежегодное
уменьшение содержания кислорода в атмосфере равно 3·1011 т. По
оценкам специалистов, при содержании кислорода в воздухе порядка 17,5
% человек начнет задыхаться. Через сколько лет это может наступить при
условии постоянства убыли О2?
2.9. Самолет при перелете из Москвы до Владивостока потребляет
примерно 30-40 т кислорода. Используя данные по дыхательной функции
человека (см.2.17), оцените, для какого количества людей хватит этого
кислорода, чтобы обеспечить их биологическую потребность в течение 1
года.
2.10. Автомобиль, проехав расстояние от Москвы до СанктПетербурга, в среднем расходует объем кислорода, который достаточен
для обеспечения дыхательной функции одного человека в течение года.
Оцените:
-Какое количество кислорода потребляет автомобиль на 1 км пути?
-Какое количество СО2 выбрасывает автомобиль за эту поездку?
-Сколько поглощают О2 и выбрасывают СО2 все автомобили мира за 1
год?
Соотнесите полученные данные с биологическими потребностями
человечества. Каким образом это отразится на биосфере?
В расчетах принять следующие величины:
состав атмосферного воздуха: О2 – 20,95%; СО2- 0,0343%;
состав выдыхаемого воздуха: О2- 16,4%; СО2 –4%;
средний объем легких человека – 4 л;
средняя частота дыхания 30 дыханий /минуту;
средний обмен газа в легких 30 %;
автомобильный парк мира около 660 миллионов единиц;
среднегодовой пробег 1 автомобиля – 25000 км;
расстояние от Москвы до Санкт-Петербурга – 600 км.
Тема 3. Организмы и среда
Пример решения задачи
Определите, каким растениям из нижеперечисленных соответствует
каждая кривая толерантности. Какой вид можно считать эврибионтным, а
какие – явные стенобионты?
Рогоз, мятлик, ольха, полынь, ива (пунктиром показан тимьян).
7
Решение:
Рогоз произрастает на сырых почвах, по берегам рек, озер,
следовательно, ему соответствует кривая – 5; мятлик, в основном, в
луговых степях, где почвы слабо влажные – слабо сухие, то есть ему
отвечает кривая 2; ольха может произрастать в диапазоне почв слабо
влажные – сырые, следовательно, это кривая 3; полынь – обитатель
засушливых, засоленных степей – кривая 1; ива – произрастает по берегам
рек и болот, значит, ей отвечает кривая 4.
Из всех перечисленных видов полынь и рогоз являются явными
стенобионтами, так как обладают наиболее узкой зоной экологической
валентности (толерантности) к фактору влажности. А остальные виды
можно считать эврибионтами, из которых ольха – самый явный.
Задания для контрольных работ
3.1. Какие из абиотических факторов лимитируют распространение
жизни в океане, но обычно не лимитируют распространение жизни на
суше?
3.2. Какие экологические факторы оказывают наибольшее влияние на
численность современных пресмыкающихся?
3.3. Что является показателем оптимальности факторов среды? В чем
выражено стрессовое состояние вида? Чем характеризуется предел
устойчивости? Почему численность вида различна в различных зонах
влияния фактора и за пределами его устойчивого действия?
3.4. Примером действия какого экологического фактора является
строительство плотины? Спрогнозируйте последствия для наземных и
водных экосистем.
3.5. Определите, каким растениям из
нижеперечисленных
соответствует каждая кривая толерантности. Какой вид можно считать
эврибионтным, а какие – явные стенобионты?
Тростник, типчак, береза, ковыль, осока (пунктиром показан тимьян).
8
3.6. Определите, каким растениям из нижеперечисленных
соответствует каждая кривая толерантности. Какой вид можно считать
эврибионтным, а какие – явные стенобионты?
Ковыль, очиток, береза, вереск, тимьян (пунктиром показан типчак).
3.7. В чем различие экзотермных и эндотермных животных? Как те и
другие поддерживают свой тепловой баланс? Приведите примеры
животных из каждой группы.
3.8. Перечислите названия экологических форм растений,
приведенных ниже на рисунке. Назовите наиболее ярких представителей
каждой группы. К каким экологическим факторам выработаны данные
морфологические адаптации?
9
3.9. Перечислите названия экологических форм рыб, приведенных
ниже на рисунке. Назовите наиболее ярких представителей каждой
группы. К каким экологическим факторам водной жизненной среды
выработаны данные морфологические адаптации?
3.10. На рисунке приведены экологические ниши наиболее известных
травянистых растений в двумерном поле по двум факторам – плодородию
и влажности почв. Какие из них можно считать эврибионтами, а какие стенобионтами? Какой из видов может быть индикатором влажности, а
какой - недостаточности плодородия почв? Объясните, почему.
Шкала влажности: А - очень сухие почвы; Б - сухие почвы;
В - средневлажные; Г - умеренно влажные; Д - избыточно влажные;
Е - обводненные; Ж - вода (водная среда).
Шкала плодородия: I - очень бедные ( верховые торфяные болота)
почвы; II - бедные почвы (сухие луга, сосновый бор); III - небогатые
почвы ( еловые и смешанные леса, луга); IV - богатые ( низинные луга и
болота, дубравы); V - очень богатые ( степи, полупустыни).
Экологические ниши: 1 - солянка; 2 - ковыль; 3 - тимьян; 4 - овсяница
луговая; 5 - осока; 6 - калужница; 7 - типчак; 8 - земляника; 9 - щучка;
10 - папоротник; 11 - хвощ болотный; 12 - кувшинка; 13 - очиток;
14 - брусника; 15 - белоус; 16 - пушица; 17 - тростник; 18 - вереск;
19 - клюква.
10
Тема 4. Экосистема
Пример решения задачи
На лугу растет люцерна, энергетический эквивалент которой равен 1
млн/кДж. Какое максимально возможное количество привеса мышечной
ткани ( в энергетических единицах) человека можно получить при забое
стада телят, которых кормили этой люцерной?
Решение:
В соответствии с правилом 10%: с предыдущего трофического уровня
на последующий переходит в среднем 10% энергии, потребленной с
пищей.
В рассматриваемой задаче два таких перехода энергии: от люцерны к
телятам и от телят к человеку.
Поэтому максимальный привес мышечной ткани телят составит:
Мтел=1·106·0,1=105 кДж.
А максимальный привес мышечной ткани человека может достигнуть:
Мчел= 105·0,1=104 кДж.
Задания для контрольных работ
4.1. Сколько килограмм свежей травы необходимо для образования
3 кг говядины, если в 1 г сухого вещества позвоночного животного (мяса)
заключается 23,5 кДж (5,6 ккал) энергии, а 1 г сухого органического
вещества растения в среднем соответствует 18,7 кДж (4,5 ккал) энергии?
4.2. В изучаемой экосистеме скорость образования первичной
продукции – 900 кДж/м2 в год, а расходы энергии на поддержание данной
экосистемы – 890 кДж/м2 в год. Определите тип сукцессии экосистемы.
Как далека она от климаксного состояния?
4.3. Через какое время экосистема вернется в климаксное состояние,
если в результате пожара на данной территории уцелело 20% всей прежней
биомассы, что составляет 104т? Ежегодный прирост биомассы на
поврежденной территории в среднем составляет 10% от прежнего уровня,
а расход энергии на дыхание экосистемы равен 8%.
4.4. Постройте пирамиду биомассы экосистемы, если 1 га данной
экосистемы содержит 2400 кг травы, 100 кроликов по 1,5 кг, 2 лисицы по
12 кг, съедающие по 60 кг мяса в год каждая. Объясните отличие пирамид
биомассы для экосистем суши и океана.
4.5. На лугу растет клевер, энергетический эквивалент которого равен
1 млн. кДж. Какое максимально возможное количество привеса мышечной
ткани (в энергоединицах) можно ожидать у человека, употреблявшего в
пищу мясо телят, выращенных на этом лугу?
4.6. Оцените, превышен ли порог потребления первичной
биологической продукции на территории РФ, если на каждого жителя в
среднем приходится 11,5 га территории с величиной первичной
11
биологической продуктивности 20 т/га в год, а каждый житель РФ
полностью потребляет первичную биологическую продукцию с
территории 1,89 га.
4.7. Сосновый лес существует 25 лет. Общая продуктивность
составляет 200 м3/га древесины. Найдите текущую продуктивность леса.
4.8. Для того чтобы вырастить ребенка до 14 лет, необходимо
вырастить 20 бычков, на рост которых будет израсходовано 100 т зеленой
массы. Составьте трофическую цепь, рассчитайте, сколько зеленой массы
требуется жителям Саратовской области в течение года для обеспечения
сбалансированного питания. Обеспечена ли область земельными
ресурсами? В расчетах используйте следующие цифры (1996 г.):
численность населения области - 2746,7 тыс. чел.; площадь сельхозугодий
– 8485 тыс. га, из них пашни - 5834 тыс. га; средняя урожайность
однолетних бобовых трав в Нечерноземье – 120 ц/га.
4.9. Площадь луга составляет 180 м2. За сутки на 1 м2 поверхности
почвы растениями создается количество вещества, эквивалентное 84 кДж.
Какое количество вещества составит за год продукция консументов
первого порядка, второго порядка?
4.10. Площадь лесов Саратовской области составляет 768 тыс. га
(1997 г.). Найдите текущую продуктивность лесов по углероду, если
лесообразующие породы слагаются из твердолиственных (дуб) - 62%,
мягколиственных (береза, осина, липа) – 27%, хвойных – 4%, а
продуктивность по углероду составляет для лиственных пород – 2500 кг/га
в год, для хвойных – 2600 кг/га в год.
5. Популяция (население, численность населения)
Пример решения задачи
Прирост численности населения нашей планеты описывается
экспоненциальным законом и составляет около 1,9%. Оцените период
времени, за который численность населения планеты достигнет 12 млрд.
человек.
Решение:
Изменение численности населения во времени в дифференциальной
форме может быть записано в виде:
dN/dt=k·N.
В интегральной форме это уравнение имеет вид:
N=N0·exp(k·t),
где N0, N - начальная и конечная (в момент времени t) численность
населения; t – рассматриваемый промежуток времени; k – прирост
населения (в долях).
После преобразований получим:
t= ln(N/N0)/k=ln(12/6)/0,019=36,48 года.
12
Задания для контрольных работ
5.1. Какие из представленных кривых передают циклическую
динамику численности популяций? Можно ли сказать, что данные кривые
иллюстрируют основные типы динамики численности популяций:
стабильный, лабильный и эфемерный? Если да, то назовите, какому из
приведенных типов соответствует какая кривая, объясните свой выбор и
приведите примеры растений и животных с наиболее ярко выраженными
типами динамики численности.
5.2.Что понимается под биотическим потенциалом популяции?
Почему он не реализуется полностью в природных условиях? Какие
факторы препятствуют реализации потенциала? Приведите теоретически
возможную и реальную кривую роста численности особей в популяции.
5.3. Средний диаметр бактерий равен 1 мкм (форма сферическая, ρ=1
3
г/см ). Средний период удвоения массы бактерии 20 минут. Рассчитайте
промежуток времени, через который их биомасса станет равной массе
земной коры (2·1019т), если прекратится их отмирание. Начальная масса
микроорганизмов на земле 1 млрд. т.
5.4. В Саратовской области проживают 2737,3 тыс. человек (1995 г.).
Естественный прирост отрицательный и составляет – 5,6 чел. на 1000
человек населения. Рассчитайте период времени, через который
численность населения уменьшится вдвое.
5.5. Численность населения РФ в 1995 г. составляла приблизительно
150 млн. чел., убыль населения составляет 1,5 % ежегодно. Оцените
период, когда население достигнет 100 млн. человек. К каким
последствиям это может привести?
5.6. Средняя численность населения Верхневолжского региона на
1995 г. составила около 5 млн. человек. Средняя убыль населения в
регионе – 5,5%. Оцените время снижения численности в 10 раз.
5.7. На рисунке приведен рост численности двух видов Paramecium:1
13
– Aurelia, 2 – Candatum в условиях отдельного (а) и совместного (б)
выращивания. Какой тип кривой роста популяции характерен для каждого
из двух видов при выращивании раздельно? За какие ресурсы идет
конкуренция между ними при их росте в одной культуре? Какие факторы
обеспечивают преимущество Aurelia в конкуренции с Candatum?
N
а)
1
1
б)
N
2
2
t, сут
t, сут
5.8. На рисунке показаны три типа кривых выживания (А, Б, В). В
популяции какого типа требуется большая скорость размножения для
поддержания стабильной численности? Поясните ваш выбор. Приведите
характерные примеры для каждой кривой.
На рисунке: В,% – выживаемость.
В,%
100
А
Б
50
В
0
Возраст
5.9. Ниже приведены данные о среднем числе оплодотворенных яиц,
производимых в течение всей жизни самками различных животных.
Сколько оплодотворенных яиц от одной самки в среднем должно выжить,
чтобы численность популяции каждого из перечисленных видов
оставалась постоянной? Оцените для каждого вида число потомков,
которые должны погибать до наступления половой зрелости, чтобы
численность популяции не изменялась, затем найдите величину
смертности в дорепродуктивный период. Объясните, почему плодовитость
трехиглой колюшки и акулы намного меньше, чем у других рыб,
указанных в таблице.
14
Вид самки
Устрица
Треска
Камбала
Лосось
Трехиглая
колюшка
Число яиц
100 млн.
9 млн.
0,35 млн.
0,1 млн.
500
Вид самки
Слон
Мышь
Акула
Пингвин
Зимняя
пяденица
Число
яиц
5
50
20
8
200
5.10. В популяции имеется 500 способных к размножению особей, в
течение 10 дней родилось 50 новых особей и умерло 15. Определите
рождаемость, смертность, скорость естественного роста популяции,
прирост популяции. Найдите численность данной популяции через 530
дней. Определите, к какой экологической стратегии можно отнести
данную популяцию.
Тема 6. Основы рационального природопользования
Задания для контрольных работ
6.1. Как скажется на годовой урожайности бобовых и зерновых
культур уменьшение озона в Северном полушарии на 3%, а в Южном на
5%, если снижение О3 на 1% снижает интенсивность фотосинтеза на 1%?
6.2. Сколько человек недополучат продуктов питания из-за снижения
озона на 3%, если уменьшение озона на 1% снижает интенсивность
фотосинтеза также на 1%, площадь пашни в мире 1,5 млрд. га, средняя
урожайность зерновых 30 ц/га, а 1 человеку в год требуется 1 т
продовольственного и фуражного зерна?
6.3. Рассчитайте, сколько выделится кислорода и поглотится
углекислого газа при фотосинтезе 1 т органического вещества.
6.4. Земельный фонд Российской Федерации составляет 1709,7 млн.
га, из них на долю лесов и кустарников приходится 46%. Оцените,
достаточно ли кислорода, вырабатываемого этими лесами и кустарниками,
для обеспечения дыхания всего населения Земли, если 1000 га леса
производит 10 -12 т кислорода ежесуточно.
6.5. Оцените вклад лесов, расположенных на территории РФ,
в производство кислорода, если вся биомасса планеты ежегодно дает
1,6·1011 т О2, а общая площадь земель лесного фонда 1180,9 млн. га, из них
1110,5 млн. га находятся в ведении Федеральной службы лесного
хозяйства России (1000 га продуцирует в среднем 10 – 12 т кислорода в
сутки).
6.6. В среднем величина годовой продуктивности лесных экосистем
земного шара составляет примерно 0,04 г/см2. Оцените, какое количество
15
кислорода ежегодно продуцируется лесами Саратовской области, если
общая площадь леса составляет 675 тыс.га.
6.7. Ежегодные потребности в кислороде США оцениваются в 25
млрд. т. Оцените, соответствует ли эта величина восстановительной
возможности их собственной территории, если вся территория США
составляет 9,363 млн. км2, причем лесистость – менее 20%, а средняя
годовая продуктивность леса составляет 0,04 г/см2.
6.8. Одно взрослое дерево за вегетационный период вырабатывает 50
– 100 м3 кислорода. Сколько деревьев могут обеспечить годовую
потребность в кислороде 1 человека и всех жителей Саратовской области,
если численность населения составляет 2737,3 тыс.чел.? Какую площадь
области займут посадки деревьев для обеспечения биологических
потребностей в кислороде всех жителей области, если 1 дерево занимает
площадь 3 м2? Сравните найденную величину с фактической (675 тыс. га).
В расчетах принять, что площадь области составляет 100,2 тыс. км 2, а
человек ежеминутно потребляет 7,56 л кислорода.
6.9. В естественных лесах до 90% солнечной радиации поглощается
листвой и затрачивается на транспирацию, а в преобразованных человеком
агроэкосистемах на транспирацию затрачивается только 40% солнечной
энергии. За последние 10000 лет, то есть за время существования
человечества площадь лесов мира уменьшилась в 2 раза, и сейчас леса
занимают около 25% территории суши. Оцените, во сколько раз
уменьшилась транспирация влаги зелеными растениями к настоящему
времени, как это влияет на «малый круговорот воды» и к каким
последствиям приводит.
6.10. В настоящее время уровень образования кислорода в процессе
фотосинтеза оценивается в 6,8·1015 моль ежегодно. Основная масса этого
кислорода связывается в процессе дыхания живых организмов и окисления
остатков их жизнедеятельности. Ежегодно остается неиспользованной
незначительная часть биотического кислорода, примерно 3·1010 моль.
Оцените время, необходимое для достижения современного уровня
содержания кислорода в атмосфере (1,5·1015 т), если учесть, что 90%
оставшегося биотического кислорода затрачивается на естественное
неорганическое окисление (выветривание).
7. Экологический мониторинг
Задания для контрольных работ
7. 1. Химическое загрязнение окружающей среды
7.1.1. Естественные загрязнители ОС
7.1.2. Искусственные источники загрязнения ОС (первичные и
16
вторичные)
7.1.3. Смоги
7.1.4. Кислотные дожди
7.1.5. Парниковые газы (парниковый эффект)
7.1.6. Диоксины
7.1.7. Тяжелые металлы в ОС
7.1.8. Воздействие тяжелых металлов на здоровье человека
7.1.9. «Химические» болезни
7.1.10. Загрязнение ОС нефтепродуктами.
7.2. Электромагнитное загрязнение окружающей среды
7.2.1.
Основные
характеристики
и
классификация
электромагнитных полей
7.2.2. Электромагнитные поля естественных источников
7.2.3. Электромагнитные поля искусственных источников
7.2.4. Биологические эффекты электромагнитных воздействий
7.2.5.
Гигиеническое
нормирование
параметров
ЭМП
для
населения
7.2.6. Электромагнитное экранирование
7.2.7. Электросмог в быту
7.2.8. Защитные мероприятия от ЭМП
7.2.9. Радиопередающие устройства
7.2.10. ЭМП персональных компьютеров
7.3. Радиационное загрязнение биосферы
7.3.1 Естественные источники радиационного загрязнения
7.3.2. Искусственные источники радиационного загрязнения
7.3.3. Радиолиз в тканях
7.3.4. Биологическое воздействие излучений на человека
7.3.5. Радон
7.3.6. Ядерное оружие и ядерная зима
17
7.3.7. Радиоактивные отходы
7.3.8. АЭС и радиационное загрязнение ОС
7.3.9. Радиационное загрязнение продуктов питания
7.3.10. Защита от радиации
7.4. Акустические загрязнения окружающей среды
7.4.1. Источники и масштабы акустического загрязнения
окружающей среды.
7.4.2. Нормирование шума в окружающей среде.
7.4.3. Основные направления шумозащиты
7.4.4. Шумовиброзащитные конструкции
7.4.5. Архитектурно-планировочные меры защиты от шума
7.4.6. Активная шумозащита
7.4.7. Акустические экраны
7.4.8. Звукоизоляция
7.4.9. Звукопоглощение
7.4.10. Влияние шума на здоровье человека
18
Список литературы
Основная
1. Экология : учебник для вузов/В.И.Коробкин , Л.В.Передельский .изд.14-е,дополн. и перераб.--Ростов н/Д:Феникс,2008.-602, [1]с.(Высшее образование) ISBN 978 – 5- 222-14563-0.
2. Калыгин В.Г. Промышленная экология: учеб пособие для студентов
вузов/В.Г. Калыгин.- М.: Академия, 2004.-432 с. ISBN 5-7695-1449-3
3. Пономарева, И.Н. Общая экология: учебное пособие для вузов/И.Н.
Пономарева, В.П. Соломин, О.А. Корнилова; под ред. Профессора
И.Н. Пономаревой.- М.:Мой учебник, 2005.-462, [2]с.:ил. ISBN 5 98736-005-6.
4. Страхова Н.А. Экология и природопользование: учебное
пособие./Н.А. Страхова, Е.В. Омельченко.-Ростов н/Д:Феникс, 2007.252, [1] с. – (Высшее образование). ISBN 978–5-222-12065-1
5. Гальперин М.В. Экологические основы природопользования:
Учебник.2-е изд., испр..- М.: Форум: ИНФРА-М,2005.-256 с.:ил.
ISBN 5-8199-0145-2 (Форум), ISBN 5-16-001631-7 (ИНФРА-М)
6. Павлов, А.Н. Экология: рациональное природопользование и
безопасность жизнедеятельности. учебное пособие/ А.Н. Павлов.М.:Высшая шк.,2005.-343 с.: ил. ISBN 5-06-004901-9
7. Трушина Т.П. Экологические основы природопользования.-Ростов
н/Д: Феникс, 2003.-384 с. ISBN5-222-03704-5
8. Физико-химические
методы
защиты
биосферы.
Очистка
фильтрационных вод полигонов захоронения твердых бытовых
отходов: учебное пособие/Я.И. Вайсман, И.С. Глушанкова, Л.В.
Рудакова, Н.Ф. Абрамов.-Перм.гос.техн.ун-т.Пермь, 2005.-197 с.
ISBN 5-88151-502-1.
9. Уланова Т.С. Промышленный экологический анализ: учебное
пособие/Т.С. Уланова, С.А. Онорин, А.Г. Шумихин, Г.М. Батракова,
Т.Н. Белоглазова, Р.Штайнер; под науч..ред. д-ра мед. наук Я.И.
Вайсмана.- .-Перм.гос.техн.ун-т.Пермь, -2001.-179 с. ISBN 5-88151303-7.
10.Вайсман Я.И. и др. Прессоване твердых бытовых отходов: учебное
пособие/Я.И. Вайсман, В.Н. Абрамов,
В.Н. Коротаев.Перм.гос.техн.ун-т. Пермь, 2005.-104 с. ISBN 5-88151-479-9.
11.Исидоров В.А. Введение в химическую экотоксикологию. Учебное
пособие для Вузов.-СПб.: Химиздат, 1999.- 142 с.
12.Журналы «ЭКиПР», «Инженерная экология», «Экология и жизнь.,
«Экология и производство», «Экологический вестник», «Химия и
технология воды»
13.Доклад о состоянии окружающей среды Саратовской области,
ежегодник.
19
Дополнительная
14.Небел Б. Наука об окружающей среде в 2х т.-М.:Мир,1993.
15.Одум Ю. Экология в 2х т.-М.:Мир,1986.
16.Реймерс Н.Ф. Экология: теории, законы, правила, принципы и
гипотезы.-М.:Россия молодая,1994.
17.Гарин В.М. Экология для технических вузов: учеб. пособие / В.М.
Гарин, И.А. Кленова, В.И. Колесников. под ред. В.М. Гарина. –
Ростов-на-Дону: Феникс.- 2003. – 384с.
18. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность: учеб.
пособие для вузов./ Ю.Л. Хотунцев.- М:Академия, 2002.-480с. ISBN
5-7695-0870-1
19.Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек: Учебное
пособие для вузов.-М.:Фаир-Пресс,2002-560с.
20.Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в
России.-М.: Финансы и статистика,2001.-672с.
21.Воронков Н.А. Экология общая, социальная, прикладная: Учебник
для студентов высших учебных заведений.-М.:Агар,1999.-424с.
20
ЭКОЛОГИЯ
Методические указания и задания к выполнению контрольных работ по
дисциплине «Экология» для студентов заочной формы обучения
специальности 240801
«Машины и аппараты химических производств»
Составили: ДАНИЛОВА Елена Анатольевна
ТИТОРЕНКО Ольга Викторовна
Рецензент: Е.А. Татаринцева
Редактор: Н.Н. Крылова
21