Строение Земли, ее оболочки, их структура, взаимосвязь, динамика

Содержание

1. Строение Земли, ее оболочки, их структура, взаимосвязь, динамика………………… 3 стр.;
2. Статические характеристики популяции: численность, плотность,                                      структура, динамика численности. Модели численности популяции………………… 3 стр.;
3. Малый биотический круговорот веществ в биосфере………………………………….. 8 стр.;
4. Радионуклиды, токсичные элементы и специфика                                                                               их движения в различных средах………………………………………………………… 9 стр.;
5. Классификация химических загрязнителей атмосферы………………………………... 11 стр.;
6. Основные загрязнители воздуха в помещении………………………………………….. 12 стр.;
7. Типы загрязнения вод………………………………………………………………………13 стр.;
8. Задача №1……………………………………………………………………………………14 стр.;
9. Задача №2……………………………………………………………………………………17 стр.;
10. Задача №3……………………………………………………………………………………21 стр.;
11. Список литературы………………………………………………………………………….27стр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Строение Земли, ее оболочки, их структура, взаимосвязь, динамика.

Взрывы сверхновых сопровождаются возникновением в межзвездной среде ударных волн, которые приводят к повышению давления и плотности вещества. При этом могут возникать сгущения, способные в дальнейшем сжиматься уже за счет самогравитации.

Так и происходило зарождение нашей системы, в центральной области которой по мере роста давления и температуры сформировался гигантский газовый сгусток - Протосолнце. Одновременно со сжатием протосолнечного облака под влиянием центробежных сил его периферийные участки стягивались к экваториальной плоскости вращения облака, превращаясь таким образом в плоский диск - протопланетное облако, из которого произошли планеты Солнечной системы.

В настоящее время планета Земля имеет ряд оболочек:

1. атмосферу - это наиболее легкая оболочка нашей планеты, граничащая с космическим пространством;
2. гидросферу - это водная оболочка Земли;
3. земную кору - это наиболее неоднородная твердая оболочка Земли, сложенная различными минеральными ассоциациями в виде осадочных, изверженных и метаморфических горных пород. Выделяются два основных типа земной коры - континентальный и океанический. Между ними находится промежуточный тип, который называют субконтинентальным;
4. литосферу - это верхняя твердая оболочка Земли, имеющая большую прочность и переходящая в нижележащую астеносферу. Она включает земную кору и верхнюю мантию до глубин примерно 200 км.

Живое вещество биосферы в общем занимает ничтожное пространство в масштабе всего земного шара.

Масса биосферы составляет примерно 0, 05% массы Земли, объем - 0, 4%. Но именно эта незначительная по размерам оболочка планеты есть область зарождения, развития и сохранения на протяжении миллиардов лет жизни в одной из точек Вселенной.

Все оболочки Земли находятся в тесной взаимосвязи через круговороты вещества и потоки энергии.

Выделяют два круговорота вещества:

1. большой (геологический);
2. малый (биотический).

Большой круговорот измеряется масштабами геологического времени и длится сотни тысяч или миллионы лет.

Он заключается в том, что происходит постоянное превращение материковой коры в океаническую и наоборот.

На фоне этого глобального круговорота вещества в биосфере непрерывно происходят малые биотические круговороты. Этот круговорот химических веществ из неорганической среды через растительные и животные организмы снова в неорганическую среду с использованием энергии Солнца и энергии химических реакций носит название биогеохимического цикла.

 

2. Статические характеристики популяции: численность, плотность, структура, динамика численности. Модели численности популяции.

 

Популяцию определяют как группу организмов одного вида, занимающую конкретное пространство (ареал) и функционирующую как часть биотического сообщества. Основной признак популяции как функциональной единицы эволюции - вероятность обмена генетической информацией, которая существенно выше, чем  средняя  внутривидовая.

 Популяция представляет  собой форму существования вида, обеспечивающую приспособленность  его к конкретным условиям  среды обитания, включая взаимоотношения  с другими видами. Наиболее близким  по значению к популяции является  известное из курса истории  понятие "племя".

Основными экологическими характеристиками популяции являются:

• Величина  популяции по занимаемому пространству (ареалу) и по численности особей;
• Структура популяции - возрастная, половая, пространственная;
• Динамика популяции - изменение признаков с течением времени.

Популяция обладает многими признаками, которые характеризуют ее как целое: численность, рождаемость, смертность, возрастной и половой состав, характер распределения в пределах ареала.

 

Численность популяции - число особей на единицу площади или объёма - никогда не бывает произвольной и постоянной в течение длительного времени, и изменяется в пределах определенного диапазона, согласно правилу Ю. Одума:

Существуют определённые верхние и нижние пределы численности популяции, которые соблюдаются  в природе   в условиях стабильности среды обитания.

Зависимость численности популяции от среды обитания устанавливает  правило К.Фридерихса (1927): регулирование численности популяции есть результат комплекса воздействий абиотической и биотической среды в местообитании вида.

Видовую способность к размножению при отсутствии ограничений со стороны среды характеризует биотический потенциал популяции.

 В данных конкретных  условиях живые организмы стремятся  максимально реализовать свой  биотический потенциал, то есть    в каждой популяции имеется  тенденция к образованию теоретически  максимально возможного количества  новых особей.

Рост популяций организмов  в естественных условиях  ограничивается  запасами пищи и доступным пространством, пригодным для местообитания - т. е. ёмкостью среды или воздействием  лимитирующих (ограничивающих) факторов - сопротивлением среды. Причём эти факторы влияют на численность опосредованно, через изменение системы биотических взаимодействий. Отсюда можно сделать вывод, что существует предел, представляющий собой максимальную численность, к которому будет бесконечно стремиться кривая роста популяции (рис.1).

 

 

Рис.1. Рост численности популяции: 1 – кривая биологического потенциала ,

2 – логистическая кривая ; Пространство между кривыми – сопротивление среды.

 

 

Рис. 2. Развитие популяций в избыточной по ресурсам среде: 1) кривая изменения численности; 2)кривая изменения ёмкости среды.

 

Область 1 (рис. 2)– первая фаза развития популяции - неограниченный (экспоненциальный) рост численности; область 2 – вторая фаза развития – катастрофическое снижение численности по причине резкого уменьшения биологической ёмкости среды; область 3 – логистическая кривая роста численности, регулируемой биологической ёмкостью среды – число особей достигает максимального значения; в 4-й области происходят небольшие колебания численности около среднего значения, задаваемого ёмкостью среды.

Для роста численности популяций большое значение имеет соотношение особей по полу и возрасту - половая и возрастная структура популяций. Анализ возрастной и половой структуры популяции позволяет прогнозировать её численность на ряд ближайших поколений и  лет. Этим пользуются для оценки возможности промысла рыбы, в охотничьих хозяйствах, для изучения влияния условий жизни на облик популяций. Рост или регресс численности популяции зависит от её собственных признаков: соотношения показателей числа рождений (рождаемости) и числа смертей (смертности), половой структуры популяции, а непрерывность или периодичность колебаний численности определяется  возрастной структурой.

Динамика популяций - это процессы изменения основных биологических показателей во времени в зависимости от экологических факторов. Считается, что биотический потенциал практически любого, из живущих на Земле видов достаточен, чтобы заселить всю планету при достатке пищи, воды, пространства, постоянстве условий среды и отсутствии хищников. Эта идея была выдвинута в 1798 г. английским демографом и экономистом Томасом Р. Мальтусом (1766 - 1834), в труде «О законе роста народонаселения», установившим, что численность популяции человека растёт по экспоненте (в геометрической прогрессии). Соответствующая математическая модель носит название "модель Мальтуса" или модель экспоненциального роста. Такая модель основана на допущении, что рост популяции не зависит от её плотности – то есть перенаселение пространства невозможно.

 Иное развитие получает  ситуация при ограниченности  пищевых ресурсов либо при  скоплении токсичных продуктов (отходов) метаболизма. Первоначальный экспоненциальный  рост в исходных  условиях продолжаться  не может и постепенно замедляется. Плотность популяции - т.е. численность  особей  на единице площади (ед. объёма)-  регулирует состояние  пищевых ресурсов, степень накопления  токсикантов - и поэтому влияет  на рост численности. С увеличением  плотности скорость роста популяции  постепенно снижается до нуля  и S-образная кривая выходит на  некоторый стабильный уровень. Этот  вариант развития популяций впервые  описан бельгийским математиком  Пьером Франко Ферхюльстом (1804 - 1849) в 1838 г. (задолго до возникновения  экологии как целостной науки) и независимо от него - американскими  исследователями Раймондом Пирлом (1879 - 1940) и Лоуэллом Дж. Ридом (1886 - 1866)  в 1920 г. Соответствующая модель  роста популяции с учетом внутривидовой  конкуренции носит название "модель Ферхюльста", а уравнение логистического роста чаще всего называют уравнением Ферхюльста – Пирла (рис.1). 

 Когда популяция достигает  максимума численности, её плотность  обнаруживает тенденцию к флуктуациям  относительно верхнего асимптотического  уровня роста. Такие флуктуации  могут возникать либо в результате  изменений физической среды, вследствие  чего повышается или снижается  верхний предел численности, либо  в результате внутрипопуляционных  взаимодействий, либо, наконец, в результате  взаимодействия с соседними популяциями. После того, как верхний предел  численности популяции окажется  достигнутым, плотность может некоторое  время оставаться на этом уровне  или сразу резко упасть. Это  падение окажется ещё резче, если  сопротивление среды увеличивается  не постепенно, по мере роста  популяции, а проявляется внезапно. В таком случае популяция будет  реализовывать биотический потенциал.

Однако экспоненциальный рост не может происходить долго. Когда экспонента достигает парадоксальной точки стремления к бесконечности, как правило, происходит качественный скачок - быстрое увеличение численности сменяется массовым отмиранием клеток или гибелью особей.

Пример подобных флуктуаций -  размножение и гибель водорослей -"цветение" водоёмов. Возможна и такая ситуация, при которой численность популяции превышает предельный уровень, если питательные вещества и другие, необходимые для  жизни факторы, накоплены ещё до начала роста популяции. Этим, в частности, можно объяснить, почему новые пруды и озера часто богаче рыбой, чем старые.

 

В освоенном местообитании выделяют три основных типа динамики численности популяции: стабильный, лабильный и эфемерный.

 

 

Рис. 3. Типы динамики численности популяций: 1) стабильный тип динамики численности (небольшие колебания хорошо адаптированных к среде популяций. Период колебаний 10-20 лет); 2) лабильный тип динамики численности (с периодом колебаний 5-11 лет); 3) эфемерный тип (резкие частые колебания за период 4-5 лет).

 

К стабильному типу динамики численности принадлежат крупные и долгоживущие животные с небольшим количеством потомков и низкой ежегодной смертностью: киты и дельфины, человекообразные обезьяны, орлы, некоторые рептилии, крупные копытные и другие животные. Лабильный тип динамики характерен для животных, доживающих до 10 – 15 лет, с более высокой плодовитостью и смертностью: крупные грызуны, зайцеобразные, некоторые хищники, многие птицы, насекомые с длинным циклом развития. Эфемерный тип характерен для короткоживущих (до 3-х лет) плодовитых животных с высокой степенью гибели: мелкие грызуны, насекомые и другие.

 

Модель неграниченного роста численности популяции

 Все живые организмы  теоретически способны к очень  быстрому увеличеню численности. При неограниченных ресурсах  и отсутствии гибели от болезней, жищников и т.п. даже при низкой  исходной численности популяция  любого вида за сравнительно  короткий срок может так вырасти, что покроет весь земной шар  сплошным слоем.

Способность к увеличению численности за данный промежуток времени называют биотическим потенциалом вида

У разных видов биотический потенциал разный: у крупных млекопитающихся численность может возрастать в год лишь в 1,05 - 1,1 раза, а у мелких насекомых (рачков, дафний) численность в год может возрасти в 1010-1030раз. А у бактерий и одноклеточных водорослей еще быстрее. Во всех этих случаях, при идеальных условиях численность будет расти в геометрической прогрессии и график изменения численности будет представлять собой экспоненту. Рост численности в геометрической прогрессии называется экспонециальным ростом.