Система представляет собой набор элементов, определенным образом связанных между собой. Выделим следующие свойства системы
1. Наличие взаимодействия, взаимосвязи или взаимозависимости элементов системы. Каждое событие подвержено влиянию предыдущих событий и оказывает влияние на последующие. Это обстоятельство иногда называют историзмом (историчностью) систем.
Применительно к промышленному предприятию воздействие его на окружающую природную среду начинается на стадии изыскательских и строительных работ и может быть значительным.
2. Организация. Системы сложны и разнообразны, заранее не определены их границы и иерархия. Элементы анализируемой системы также заранее не определены. Можно отметить, что иерархия - расположение системы (целостного объекта) в порядке от высшего к низшему. Термин применяется для описания роли разных элементов в функционировании объектов, для установления категорий превосходства и подчинения.
3. Эмерджентность. Следствие иерархической организации элементов - это появление новых свойств системы, которые нельзя предсказать на основе свойств исходных элементов. Состояние системы определяется свойством составляющих се частей (подсистем), но система всегда больше.
4. Изменчивость. Ни одна реальная система не остается статичной в течение длительного времени. Элементы включаются или исключаются из нее в процессе эволюции, либо перемещаются за пределы системы. Как правило, существует тенденция к ухудшению характеристик системы во времени, если изменения невелики.
5. Противоинтуитивное поведение. Причина и следствие часто не имеют тесной взаимосвязи в пространстве и во времени. Очевидные решения могут привести в действительности к обострению проблемы, а не к ее решению.
6. Наличие окружающей (внешней) среды. Каждая система является подсистемой некоторой более крупной системы. Независимо от своего уровня, состава или сложности системы функционируют во взаимосвязи с внешней средой.
7. Открытость. Системы, взаимодействующие со своим окружением, называются открытыми. Все реальные системы открыты.
Рис. 3.4. Система "химическое производство - окружающая природная среда":
сплошная линия - организованные потоки; пунктир - неорганизованные потоки (выбросы, сбросы, потери); ТБ - технологический блок; ЦП - целевой продукт; ЭС - экологическая система. Производственная среда: А - рабочее помещение (рабочая зона); Б - промышленная площадка, территория предприятия, зона В - окружающая природная среда (ОПС), природный территориальный комплекс, совокупность экологических систем различного уровня
8 вопрос влияние горнодобывающей промышленности на окружающую среду
· при разработке угля происходит откачка карьерных и шахтных вод;
· на поверхность выноситься большое количество пустых пород, что сопровождается выбросами вредных газов и пыли;
· загрязнение водных ресурсов, почвы и атмосферы;
· деформация земной поверхности и углесодержащих пластов;
· происходит изменение гидрогеологических, атмосферных и почвенных условий в зонах горных разработок;
· образование депрессионных воронок, площадь которых может достигать сотен квадратных километров;
· обмеление или полное исчезновение рек и ручьев;
· затопление или заболачивание отработанных территорий;
· обезвоживание, засоление почвенного слоя, в результате чего наносится вред земельным и водным ресурсам;
· ухудшение состава воздуха, изменение облика поверхности земли;
9 вопрос
На долю предприятий черной металлургии приходится 15-20 % общих загрязнений атмосферы промышленностью. В среднем на 1 млн т годовой производительности заводов черной металлургии выделение пыли составляет 350 т/сутки, сернистого ангидрида — 200, оксида углерода — 400, оксидов азота — 42 т/сутки.
Черная металлургия является одним из крупных потребителей воды. Водопотребление её составляет 12-15 % общего потребления воды промышленными предприятиями страны. На охлаждение оборудования используется 49 % воды, очистку газов и воздуха — 26, гидротранспорт —11, обработку и отделку металла — 12, прочие процессы — 2% воды. Безвозвратные потери связаны с испарением и уносом воды в системах оборотного водоснабжения, с приготовлением химически очищенной воды, с потерями в технологических процессах, составляют 6-8 %. Остальная вода в виде стоков возвращается в водоемы. Около 60-70 % сточных вод относятся к «условно чистым» стокам, то есть имеют только повышенную температуру
Степень воздействия цветной металлургии на состояние природной среды аналогична нагрузке на окружающую среду предприятий черной металлургии.
Ежегодно выбрасывается в атмосферу около 3000 тыс. т вредных веществ. Загрязнения атмосферы предприятиями цветной металлургии характеризуются в основном выбросом диоксида серы (75% от суммарного выброса в атмосферу), оксида углерода (10,5%) и пыли (10,4%).
Источниками образования вредных выбросов при производстве глинозема, алюминия, меди, свинца, олова, цинка, никеля и драгоценных металлов являются различные виды печей (для спекания, выплавки, обжига, индукционные и др.), сушильные агрегаты, открытые склады.
Ежегодно в цветной металлургии потребляется около 1200 млн. м3 свежей воды. Сточные воды загрязнены минеральными веществами, флотореагентами, большинство которых токсично (цианиды, ксантогенаты, нефтепродукты и др.), солями тяжелых металлов (медь, свинец, цинк, никель и т. д.), мышьяком, хлоридами и т. д.
Крупные комбинаты цветной металлургии являются самыми мощными источниками загрязнения почвенных, т.к. продолжает преобладать открытый способ добычи минерального сырья.
10 вопрос Экология сельского хозяйства состоит в том влиянии, которое на него оказывает деятельность человека, с одной стороны, а с другой — во влиянии сельского хозяйства на природные экологические процессы и на организм человека.
Так как базисом сельскохозяйственного производства является почва, то продуктивность этой отрасли хозяйства зависит от состояния почв. Хозяйственная деятельность человека приводит к деградации почв, в результате чего ежегодно с поверхности Земли исчезает до 25 млн. м2 пахотного слоя почвы. Данное явление получило название «дезертификации», т. е. процесс превращения пахотных земель в пустыни. Выделяют несколько причин деградации почв. К ним относят:
1. Эрозию почв, т.е. механическое разрушение почвы под воздействием воды и ветра (эрозия может протекать и в результате воздействия человека при нерациональной организации поливов и применения тяжелой техники).
2. Опустынивание поверхности — резкое изменение водного режима, приводящее к иссушению и большой потере влаги.
3. Токсификация — заражение почв различными веществами, отрицательно воздействующими на почвенные и другие организмы (засоление, накопление пестицидов и т. д.).
4. Прямые потери почв за счет их отвода под городские постройки, дороги, линии электропередач и т. д.
Промышленная деятельность в разных отраслях приводит к загрязнению литосферы, а это в первую очередь относится к почвам. Да и само сельское хозяйство, превратившееся в настоящее время в агропромышленный комплекс, может оказывать отрицательное воздействие на состояние почв (см. проблему использования удобрений, пестицидов). Деградация почв приводит к потере урожая и к обострению продовольственной проблемы.
Сельское хозяйство (агропромышленный комплекс) широко использует различную технику и оборудование, позволяющее механизировать и автоматизировать труд работников, занятых в данной отрасли. Применение автотранспорта создает те же проблемы экологического характера, что и в сфере транспорта. Предприятия, связанные с переработкой сельскохозяйственной продукции, оказывают на среду обитания такое же влияние, как и предприятия пищевой промышленности.
11 вопрос Этап химической эволюции.
На этом этапе происходил абиогенный синтез органических мономеров. Вы уже знаете, что древняя атмосфера Земли была насыщена вулканическими газами, в состав которых входили оксиды серы, азота, аммиак, оксиды и двуоксиды углерода, пары воды и ряд других веществ. Активная вулканическая деятельность, сопровождавшаяся выбросами больших масс радиоактивных компонентов, сильные и частые электрические разряды во время практически не прекращающихся гроз, а также ультрафиолетовое излучение способствовали образованию органических соединений. Древняя атмосфера не содержала свободного кислорода, поэтому органические соединения не окислялись и могли накапливаться в теплых и даже кипящих водах различных водоемов, постепенно усложняться по строению, формируя так называемый «первичный бульон». Продолжительность этих процессов составляла многие миллионы и десятки миллионов лет.
Биологический этап эволюции. ЭВОЛЮЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ -процесс развития биосферы от образования живых объектов до совр. её состояния.
Выделяют след, этапы происхождения жизни:
1) синтез осн. биологически важных молекул: Сахаров, липидов, нуклеотидов, аминокислот и их случайных полимеров; образование комплексных структур, содержащих полипептиды в липидной оболочке;
2) образование комплексов из полинуклеотидов и белков, способных к комплементарной ауторепродукции (гиперциклов); образование единого биол. кода;
3) образование многообразия живых объектов, существующих за счёт материалов, накопленных в предбиол. период (анаэробы);
4) появление организмов, способных усваивать энергию света, разлагать воду и использовать продукты разложения (кислород и восстановленные органич. вещества) для биосинтеза; образование структуры трофич. уровней, биоценозов и формирование совр. биосферы;
5) появление разумных живых существ.
12 вопрос
Поддержание жизнедеятельности организмов и круговорот вещества в экосистемах, т. е. существование экосистем, зависит от постоянного притока энергии, необходимой всем организмам для их жизнедеятельности и самовоспроизведения
В отличие от веществ, непрерывно циркулирующих по разным блокам экосистемы, которые всегда могут повторно использоваться, входить в круговорот, энергия может быть использована только раз, т. е. имеет место линейный поток энергии через экосистему.
Одностороний приток энергии как универсальное явление природы происходит в результате действия законов термодинамики. Первый закон гласит, что энергия может превращаться из одной формы (например, света) в другую (например, потенциальную энергию пищи), но не может быть создана или уничтожена.Второй закон утверждает, что не может быть ни одного процесса, связанного с превращением энергии, без потерь некоторой ее части. Определенное количество энергии в таких превращениях рассеивается в недоступную тепловую энергию, а следовательно, теряется. Отсюда не может быть превращений, к примеру, пищевых веществ в вещество, из которого состоит тело организма, идущих со 100-процентной эффективностью.
Таким образом, живые организмы являются преобразователями энергии. И каждый раз, когда происходит превращение энергии, часть ее теряется в виде тепла. В конечном итоге вся энергия, поступающая в биотический круговорот экосистемы, рассеивается в виде тепла. Живые организмы фактически не используют тепло как источник энергии для совершения работы — они используют свет и химическую энергию.
13 вопрос
Устойчивость — это способность биосферы сохранять в основных чертах свою структуру и характер связей между элементами системы, несмотря на внешние воздействия. Условия, обеспечивающие такое состояние системы, называют механизмом устойчивости. Назовем основные механизмы устойчивости биосферы.
1. Одним из механизмов устойчивости биосферы является неизменное положение Земли в космосе в течение длительного промежутка времени (не менее 4 млрд лет), определяющее постоянство поступления солнечной энергии (солнечная постоянная). Солнечная постоянная определяет, в свою очередь, земные константы живого вещества: массу (около 1013 т), запасенную в химических связях энергию (около 1018 ккал), средний химический состав биогенных элементов (кислорода, водорода, углерода, азота).
2. Наиболее важным для сохранения устойчивости биосферы является цикличность ее функционирования (от греч. kyklos - «кругооборот») - то есть многократное использование биогенных веществ, которое лежит в основе биологического круговорота. Водород, кислород, углерод, азот, фосфор и другие биогенные элементы совершают в экосистеме постоянные и многократные миграции между телами живых организмов и физической средой.
3. Устойчивость биосферы обусловлена также проявлением геохимической функции живого вещества, реализуемой через питание, дыхание, размножение и смерть организмов. Участие живого вещества в биологическом круговороте, сбалансированное равновесие количества получения ресурсов (органических веществ, минерального питания и солнечной энергии) и их расходования — одно из важных условий поддержания устойчивости экосистемы.
4. Многочисленные исследования по выявлению закономерностей существования экосистемы показали, что в поддержании устойчивости системы особенно большое значение имеют избыточность информации и обратная связь (петля управления).
5. В биологическом круговороте между живой и неживой частями экосистемы осуществляется направленный поток энергии и химических веществ (миграция атомов). Этот процесс совершается не в самой биосфере, а в ее конкретных компонентах — биогеоценозах.
6. Как условие сохранения устойчивости экосистемы большое значение имеет ее сложность. Чем более сложной является ее структура и чем выше степень упорядоченности, тем более устойчивой она оказывается. Устойчивость глобальной экосистемы находится в прямой зависимости от того, насколько велико количество компонентов, способных поддержать ее функционирование.
7. Антропогенное воздействие также влияет на устойчивость биосферы. По вине человека многие биогеоценозы и водные экосистемы сейчас теряют устойчивость, так как его длительность приобрела разрушающий, деградирующий природу характер.
14 вопрос
По требованию к условиям освещения принято делить растения на следующие экологические группы:
1) светолюбивые (световые), или гелиофиты, – растения открытых, постоянно хорошо освещаемых местообитаний (степная зона, русский василек);
2) тенелюбивые (теневые), или сциофиты, – растения нижних ярусов тенистых лесов, пещер и глубоководные растения; они плохо переносят сильное освещение прямыми солнечными лучами;
3) теневыносливые, или факультативные гелиофиты, – могут переносить большее или меньшее затенение, но хорошо растут и на свету; они легче других растений перестраиваются под влиянием изменяющихся условий освещения.
15 вопрос
Человек может вызвать резкое снижение плотности некоторых популяций или даже их исчезновение. Основные причины, способные повредить популяции, следующие.
Чрезмерная добыча. Каждая популяция в естественных экосистемах находится под контролем «сверху» и «снизу». «Снизу» ее контролирует количество ресурсов, а «сверху» – организмы, которые используют эту популяцию как ресурс. Любая популяция имеет «запас прочности», т.е. может сохраняться при некотором изменении влияния контролирующих факторов (как «сверху», так и «снизу»). Если определенную часть популяции изымает человек, то она компенсирует потери за счет более интенсивного размножения. Так человек влияет на популяции зайцев, белок, соболей, лосей, уток, промысловых рыб, лекарственных и декоративных растений.
Разрушение местообитаний. Это вторая по значимости причина снижения плотности популяций. Выпас уплотняет почву и обедняет видовой состав лугов и степей. В европейской части России популяции ковылей, таких, как ковыль красивейший, ковыль Лессинга и даже самый обычный ковыль перистый, стали редкими в составе степных травостоев. Многие популяции насекомых исчезли вследствие распашки степей и освоения целины. Разрушают местообитания популяций туристы и отдыхающие в пригородной зоне горожане. Водные местообитания разрушает быстроходный транспорт. Волнобой, возникающий при его проходе, губит молодь рыбы. Гибнет рыба и от столкновения с моторными лодками.
Вселение новых видов. Человек проводит преднамеренное вселение (интродукцию) видов в различные районы планеты. Многие виды попадают в новые для них районы «самостоятельно» как заносные. Пришельцы могут вытеснять местные виды, разрушая их популяции (например, американская норка вытесняет европейскую). Нередко вселенные виды оказываются в более выгодном положении, чем местные, так как в новых местообитаниях у них меньше конкурентов, паразитов или хищников. В таком выгодном положении оказался колорадский жук, занесенный в Европу, где у него практически нет врагов.
Исключение видов, необходимых для контроля популяций. Не меньший ущерб популяции может нанести исключение вида, регулирующего ее плотность. Так, например, в 20-х годах нашего столетия в США на плато Кебаб, чтобы защитить оленей, был организован массовый отстрел волков. Вскоре олени так размножились, что вытоптали свои пастбища, начали голодать и болеть. В результате поголовье оленей не увеличилось, а уменьшилось.
Загрязнение среды. Популяции многих видов растений и животных снижают свою плотность и даже исчезают под влиянием загрязнения. Особенно страдают от загрязнения популяции водоемов, в которые попадают смытые с полей удобрения и пестициды, а также промышленные стоки. Первыми разрушаются популяции рыб в результате прямого отравления или гибели кормовых объектов. В реках исчезают стерлядь, хариус и другие виды. В озерах стали редкими такие растения, как папоротник сальвиния плавающая.
16 вопрос
Популяция - элементарная эволюционная единица, экологической признаком которой является плотность, распределение особей по возрасту и полу, характер размещения в пределах экосистемы или группировки, тип роста и др..
Экологическая структура популяции - это ее состояние на определенный момент (количество и плотность особей, их размещения в пространстве, соотношение групп по полу и возрасту, морфологические, поведенческие и другие особенности). Структура популяции представляет собой формы адаптации к условиям ее существования, является своеобразным отражением природных сил, которые на нее влияют. Нынешняя структура той или иной популяции отражает одновременно как прошлое, так и потенциальное будущее группировки.
Численность популяции - общее количество особей на определенной территории или в определенном объеме (воды, почвы, воздуха), которые принадлежат к одной популяции. Различают непериодические (которые редко наблюдаются) и периодические (постоянные) колебания численности популяций.
Плотность популяций - среднее количество особей на единицу площади или объема. Различают среднюю и экологическую плотности. Средняя плотность - это количество особей (или биомасса) на единицу всего пространства. Экологическая плотность - количество особей (или биомасса) на единицу заселенности пространства (т.е. доступной площади или объема, которые фактически могут быть заняты популяцией). При увеличении численности плотность популяции не растет лишь в случае ее расселения, расширение ареала.
Половая структура популяции представляет собой соотношение в ней особей разного пола.