Вопрос 1. Окружающая среда. Экологические факторы.

Экология с основами безопасности жизнедеятельности

Александр Борисович Савинов

Экология - (oikos + logos) наука о жилище (месте обитания) - 1868 год, Эрнст Геккель ввел этот термин.

Экология - наука о механизмах взаимодействия живых организмов между собой (включая человека) и не живыми (абиотическими) компонентами окружающей среды.

Области экологии:

1. общая (фундаментальная) экология

- аутэкология - занимается изучением взаимодействия отдельных организмов с другими организмами

- демэкология - изучает взаимодействие популяции с окруж. средой

- симэкология - изучает сообщества популяций

2. частные экологические направления

- экология птиц

- рыб

- человека

- позвоночных

- беспозвоночных

- и т.д.

3. прикладная экология - занимается решением задач которые встают перед человечеством, например:

- промышленная экология

- агроэкология

- военная экология

- космическая экология

- охрана окружающей среды

вопрос 1. Окружающая среда. Экологические факторы.

Окружающая среда - материальное пространство с которым взаимодействует данный организм.

экологические факторы:

1) природные: климатические условия

2) антропогенные:

- нарушение окружающей среды

геомеханические нарушения - воздействие на почву (литосферу)

гидродинамические - в гидросфере

аэродинамические - нарушение в атмосфере

биоценотические - нарушение в биоценозе

- загрязнение окружающей среды привнесение в данную среду нехарактерных для нее хим.(несвойственные хим. соединения), или биологических (вирусы), физических (ионизирующие излучение, акустическое загрязнение, тепловое) агентов или превышение естественного уровня этих агентов в данной среде.

Правило Толерантности Шелфорда

жизнеспособность

экол. факторы

min max

Для любого живого организма существует максим. и минимальное значение любого эколог. фактора котор. огранич. область существования данного органнизма.

Стенобионты- в узком диапозоне изменений

Эврибионты - в широком диапозоне

Правило Либиха - жизнедеятельность иммитируется фактором который в данной среде находится в минимуме

Водная среда обитания

свойства воды:

• большая плотность воды

• сильные перепады давления в зависимости от глубины

• значительное светопоглощение и светопреломление

• малое содержание кислорода

Все водные организмы - гидробиоты. Наука - гидробиология (гидроэкология)

Экологические зоны водоемов:

на попереченом разрезе можно наблюдать три зоны:

Озеро

по вертикале:

• глубина 1 метр - Эпилимнион - в ней происходят резкие колебания температуры,

• до 1 метра выделяют металимнион,

• остальная часть - гиполимнион

по горизонтали:

• 2-2,5 метра - эулитораль

• 10-12 метров - сублитораль

• свыше 12 метров - профундаль

Море

по вертикали:

• до 200 метров - эпипелагиаль

• 200-3000 метров - батипелагиаль

• свыше 3000 метров - абиссопелагиаль

по горизонтали:

• до 2 метров - сублитораль

• 200-3000 метров - батиаль

• 3км-6км - абиссаль

• свыше 6 км - ультраабиссаль

группы гидробионтов обитающих в опред. зонах:

1) планктон - населяют пелагиаль и не способная противостоять переносу течения.

• бактериопланктон (в состав входят бактерии автохтонные (постоянно обитают) и аллохтонные (привнесенные)),

• фитпланктон (одноклеточные водоросли),

• зоопланктон (животные (ракообразные фильтраторы) и одноклеточные (инфузории, амебы)

2) нектон - группа активно плавающих, которые способных противостоять течению и преодолевать значительное расстояние (рыбы, китообразные, ластоногие, змеи, черепахи, кальмары)

3) нейстон - гидробионты которые обитают у поверхностной пленки воды

• эпинейстон - обитают на пленке (клопы, водомерки, жуки вертячки)

• гипонейстон - под пленкой (личинки комаров, молюски)

4) плейстон - гидробионты одна чать тела которого находится под водой а другая над водой (португальский кораблик(медуза), рязка)

5) бентос - обитают на дне или у дна (донные молюски, черви, личинки насекомых, комбала, скаты, налим, сом, орголистник - растение)

6) перифитон - на корпусах кораблей, сваях (водоросли, одноклеточные, сидячие ракообразные, молюски,

Химический состав воды.

1. Газовый режим водоемов

• кислород - необходим для дыхания, обогащение воды кислородом происходит за счет диффузии из атмосферы и фотосинтеза. Максимальное содержание кислорода в воде составляет 10мл/л.

• углекислый газ - углекислый газ выделяется в воду за счет дыхания организмов, за счет диффузии из атмосферы, за счет выделения углекислого газа из разл. соединений из солей угольной кислоты.

• сероводород - ядовитый газ - образуется за счет деятельности бактерий разлагающие мертвые органические вещества

• метан - образуется за счет разложения клетчатки растительных остатков

2. Соли. Минеральные вещества.

«Цветение» воды - массовое развитие фитопланктона (избыток)

Соленость воды - зависит от концентрации ионов. Выражается в промилле: 1 промилле = 0,1% все водоемы делятся на четыре группы:

1) пресные соленость до 0,5 промилле

2) солоноватые 0,5-0,30 промилле

3) морские 30-40 промилле

4) пересоленые свыше 40 промилле

3. органические вещества - белки, липиды, водный гумус (гуминовые кислоты)

Наземная воздушная среда

1. Световой режим и адаптация к нему живых организмов

Экологическая пирамида

Отражает:

1) биомассу организма

2) численность

3) кол-во энергии

(Рацион) Р=П+Д+Н-неусвоенные остатки

П - продукция

Д - дыхание

Н - неусвоенные остатки

Земля получает 99,9% энергии от солнца

19% - поглощается через атмосферу

47% - доходит до земной поверхности

34% - отражается в космическое пространство

Солнечный свет - это электромагнитные излучения с длиной волны 0,1-30 000 НМ

Из ультрафиолетовых лучей до Земли доходят волны 290-380 НМ

Фреон - разрушает озоновый слой

Растения:

1) гелеофиты (сетолюбивые)

2) сциофиты (тенелюбивые растения)

хлорофил «а» «в»

животны делятся на:

фотфилы - (любят свет)

фотооробы (не любят свет)

Возникает явление: фотопериодизм - разная реакция организмов на сезонные изменения светового дня.

У многих организмов при малой освещенности возникает диапауза - состояние функционального покоя возникающее в жизненном цикле организмов как приспособление к переживанию неблагоприятных условий.

Фотопериодизм:

1) краткодневный

2) длиннодневный

3) промежуточный

Температурный режим

Высший режим температуры для организмов +-50°С

бактерии термофильные - могут жить при температуре +85°С

Животное:

1. пойкилотермные - температура тела зависит от температуры окружающей среды (амебы и т.д.)

2. гомойотермные - млекопитающие, птицы

Q=t°эф * n

Q - сумма тепла

t°эф - температура развития организма

n - количество дней действия температуры

Терморегуляция:

физическая - осуществляется за счет анатомических и морфологическтх структур (волосы, диаметр сосудов, перья)

химическая окислительные процессы в организме

экологическая - то есть поведенческая

Влажность

относительное отношение влажности воздуха - отношение начального давления водяного пара к насыщенному пару

отн=реальн/Fнасыщ * 100%

Количество осадков в данной местности выражают в см и мм

Индекс засушливости Мартона

P - годовое количество осадков (мм)

T° - средняя температура в данной местности

I=P/T°+10

организмы подразделяются на:

гидрофиты - нужна влажная среда (до 100%) - дождевые черви, мокрица и т.д.

мезофиты - средняя влажность (50-60%)

ксерофиты - влажность <50%

Строение атмосферы

Сфера - газовая оболочка Земли связанная с ней силой тяжести, принимающая участие в суточном и годовом вращении Земли

Состав атмосферного воздуха:

азот - 78%

кислород - 28%

углекислый газ - 0,03%

аргон - 0,93%

Строение:

1) тропосфера - область где формируется климат

• максимальная плотность воздуха

• конвекционные потоки воздуха (нисходящие и восходящие)

2) стратосфера (50-60 км)

• начинается с тех высот которые не достигают конвекционные потоки воздуха

3) мезосфера - температура падает до -60 - 80°С

• плотность воздуха уменьшается в 200 раз

4) ионосфера - поглощает рентгеновское излучение солнца

Почва

Выветривание - процессы физического разрушения и химического изменения горных пород и составляющих их минералов под влиянием факторов атмосферы, гидросферы и биоценозов

Выветривание:

• физическое - дробление

• химическое - окисление

• биологическое

гумус содержит:

• гуминовые кислоты

• фульвокислоты

• гумин

• гумуфикация

Почва - это самый верхний плодовитый слой литосферы представляющий собой многообразную слоистую систему включающую в себя:

• твердую фазу

• жидкую фазу

• газообразную фазу

Почва является продуктом взаимодействия наземного биоценоза и земной коры

В.В. Докучаев

П=(о,г,х,р) * t

Почвенный профиль

1. дерненый

2. гумусовый

3. иллювиальный горизонт

4. почвообразующая порода

Морена - геологическое тело, сложенное ледниковыми отложениями

Почвенная биота:

1) микробиота - почвенные бактерии разлагают мертвую органику (амебы, инфузории)

2) мезобиота - совокупность почвенных организмов, представленных среднеразмерными особями (нематодами, энхитреидами, мельчайшими личинками насекомых и микроартропод и др.).

3) макробиота - дождевые черви, личинки насекомых, мокрицы

Живые организмы как среда обитания

Экспансия - захват

Симбиаты - организмы двух разных видов, состоящие в длительном тесном сожительстве

Биологические ритмы организмов:

• внутренние - происходят внутри организма

• внешние - происходят в окружающей среде и влияют на организм, обусловленны процессами вращения земли вокруг солнца

Врожденные ритмы организма - циркадные (околосуточные) от 20 до 28 часов, циркадианные (окологодовые) 10-13 месяцев

Популяция

Популяция - группа особей одного вида относительно изолированная от подобных групп этого же вида занимающая пространство (ареал) и развивающаяся в нем эволюционно длительное время.

параметры популяции:

• плотность - количество особей приходящееся на единицу площади ареала или единицу объема занимаемого пространства ареала

• численность - кол-во особей в ареале N=k*Sint

• рождаемость - кол-во особей появляющиеся в популяции за единицу времени в результате размножения

V=k*n/t k - кол-во яйцеклеток у самки, n - кол-во самок в популяции, t - время развития популяции

• смертность - кол-во особей умерших в популяции за единицу времени

D=N1+V(t2-t1)-N2/t2-t1 N1 - численность популяции в момент времени - t1, N2 - численность популяции в момент времени - t2

• прирост популяции M=V-D

• темп роста - W=V-M/t

Динамика популяции

Популяционные волны :

периодические

апериодические

Биоценоз

Биоценоз - исторически сложившаяся совокупность разных видов, взаимодействующих и взаимосвязанных между собой

• природные - мало затронуты деятельностью человека

• искусственные - в основном создано человеком

1) Видовая структура - количество видов в биоценозе и соотношение численности и биомассы этих видов

H= -Pj*log2Pi Pi=nj/N N - численность биомассы всех видов, nj - количество i-го вида

(бит)

2) Пространственная структура - выражена в форме ярусности.

• фитооценоз - совокупность растений в биоценозе

• зооценоз - совокупность животных в биоценозе

• микробоценоз - совокупность микробов в биоценозе

3) Экологическая структура - соотношение групп организмов с одинаковым типом питания

• фитофаги - питаются растениями

• зоофаги - питаются животными

• некрофаги - питаются мертвыми телами

• копрофаги - питаются экскрементами других животных

Биоценотические связи

1) трофические (пищевые) - обуславливают питание одного вида любым другим видом или его мертвыми остатками или его экскретами

• прямые - объекты взаимодействуют непосредственно между собой

• косвенные

Фитопланктон ------ зоопланктон ------- мелкие не хищные рыбы ------- крупные хищные рыбы

Коэффициент аккумуляции:

K=C1/C С1-концентрация вещества в теле организма, С-концентрация этого вещества в окружающей среде

2) топические связи (средовые) - выражаются в изменении химических или физических свойств окружающей среды одного вида биоценоза в отношении другого

3) форические связи - выражаются в переносе одного вида другим видом в пределе биоценоза

4) фабрические связи - выражаются в строительстве убежишь для себя или своего потомства

Экологические системы

Экосистема - исторически сложившаяся совокупность популяций разного вида и абиотических компонентов окружающей среда в которой происходит круговорот веществ и протекает поток энергии

Экосистема - система состоящая из биоценоза и биотопа. Биотоп - среда обитания биоценоза.

элементы экосистемы:

• продуценты (растения, водоросли)

- фотосентетики

- хемосинтетики

• консументы - потребители вещества созданными продуцентами

- первого порядка - фитофаги

- второго порядка - зоофаги

- третьего порядка - паразиты зоофагов

- четвертого порядка - сверхпаразиты (паразиты консументов третьего порядка)

• редуценты - разрушается мертвая органика, возвращается

Динамика экосистемы

• поступательные (сукцессия) - один тип экосистемы сменяется другим типом

• квазициклические - не приводят к качественной семене экосистемы, только количественные изменения

первичная сукцессия: озеро -- болото -- лес

вторичная скуцессия:

Биосфера

Биосфера - суперэкосистема планеты

атмосфера

почва

Техногенное воздействие на экосистемы

• антропогенное нарушение среды

- геомеханические нарушения (нарушение земной коры) - уплотнение почвы

- гидродинамические (нарушение водных систем)

- аэродинамические нарушения (нарушение атмосферы)

- биоценотические нарушения (нарушения биоценозо в) механическое повреждение биоценозов

• антропогенное загрязнение среды

Загрязнение - привнесение в данную среду новых нехарактерных для нее физических (электромагнитное поле, радиоволны), химических и биологических агентов или превышение естественного уровня этих агентов в данной среде.

Единицы измерения доз радиации:

Наименование дозы	СИ, СГС	Внесистемные единицы	Примечание
Экспозиционная	эрг/см3	1 рентген	в одном см^3 ртутного воздуха будет возникать 2*10^9 пар ионов
Поглащенная	1Гр(Грей) 1Дж/кг	1 рад (Radiation action dose)	1Грей=100рад Грей - кол-во энергии ионизируещего излучения поглощенной единицой массы любого физического тела
эквивалентная	Зиверт (Зв)	БЭР (биологический эквивалент рентгена)	1Зв=100БЭР

Единицы активности нуклидов

СИ - 1Беккерель (1Бк) = 1 ядерный распад/сек

1Кюри = 3,7*10^10Бк = 3,7*10^10 ядерн.расп/сек

Уровень радиации

p/ч mp/ч mЗв/ч

нижний порог 1000мЗв

смерт. доза - 6000-7000мЗв

Нормы радиоактивного загрязнен ия почв

	Относит. удовлетв. ситуация	ЧЭС	ЗЭБ
цезий Cs137	</=1	15-40	>40
стронций Sr90	</=0,3	1-3	>3

СПАВ - синтетически поверхностно-активные вещества

Диоксины - ксенобиотики, которые являются побочными продуктами технологий в, которых происходит хлорирование каких-либо субстратов

Концепции ПДК, ПДВ, ПДС

ПДК - предельно допустимая концентрация - максимально количество вредного вещества, в единице объема, которое при неограниченном долгом воздействии на организм человека не вызывает болезненных изменений и не отражается отрицательно на его потомках.

ПДКмр - максимально разовое

ПДВ - предельно допустимый выброс - максимальное количество вредного вещества, которое может быть выброшено в атмосферу без превышения ПДК по этому веществу.

ПДВ = (ПДК-Сф)*H/A*F*m*n*НЮ * V*t/N

Cф - концентрация которая будет на расстоянии от источника загрязнения 50км

Н - высота трубы

V - объем выброса

t - разница температур

A,F,m,n - вспомогательные элементы

ПДС - предельно допустимый сброс - максимальное количество вредного вещества, которое может быть выброшено в водоем без превышения ПДК по этому веществу.

Среда	Ед. измерения	США	Германия	Италия	Голландия	РФ
атмосферный воздух (насел. пункт)	ПГ/М³	0,02	-	0,04		2,12
вода	ПГ/л	0,013	0,1	0,05	-
молоко	НГ/кг	-	1,4	-	0,1	5,2