Линейный и экспоненциальный рост

Прежде чем рассматривать результаты теории роста человечества, обратимся к двум простым моделям -- линейного и экспоненциального роста. В настоящее время (в 1999 г.), при населении мира в 6 млрд и приросте в 85 млн в год, линейный рост (рис. 3.1, A), экстраполированный в недавнее прошлое, приводит к тому, что 6.109:85.106 = 70 лет тому назад (в год рождения автора) все должно было бы начаться с нуля! Таким образом, линейная экстраполяция может дать удовлетворительные результаты на один -- два года, но в наше время демографического перехода продление ее даже на поколение не допустимо ни в прошлое, ни в будущее.

Рассмотрим экспоненциальный рост (рис. 3.1, B). Предполагая, что человечество в прошлом удваивалось за те же 40 лет, что и сегодня, оценим, когда такой процесс мог начаться. Для этого выразим численность населения мира, как степень двойки: 6.109@ 232. Значит, 32 поколения или 40*32=1280 лет тому назад, в VII в., за 200 лет до крещения Руси, все могло начаться с Адама и Евы! Даже если мы увеличим время удвоения в 10 раз, то этот момент отодвинется к началу неолита, когда население мира уже было порядка 10 млн (см. рис 5.2).

Заметим, что рост по геометрической прогрессии или развитие по логистическому закону [83, 134, 152] описываются линейными уравнениями. Но экспоненциальный рост и экспоненциальная асимптотика логистики не удовлетворяют условию масштабной инвариантности. В этом случае есть внутренний масштаб -- время Te роста в e=2,72 раз или время удвоения T2=0,7Te. Линейный рост, однако, удовлетворяет условию масштабной инвариантности, так как для него нет такого характерного времени.

Логистическую кривую часто используют для описания развития систем, претерпевающих переход от роста к насыщению. Обычно графики, с тем или иным успехом, подгоняют под данные вблизи области перехода и не обращают внимания на то, как эта зависимость описывает поведение системы вдали от этой области (см. рис. П.7). Однако для сложных и существенно нелинейных систем развитие вдали от критических точек перехода, так называемое асимптотическое поведение, характеризует собственную динамику системы и должно в полной мере учитываться при описании роста и переходного процесса.

Рис 3.2 Линейный рост в двойном (A) и экспоненциальный рост в полулогарифмическом масштабе, спрямляющем любую экспоненту (B)

Рассмотрим для примера линейный рост как результат развития системы, в которой появляются не люди, а автомобили. Очевидно, что за увеличенное в 2 раза время будет выпущено в 2 раза больше машин, а два автозавода произведут в 2 раза больше автомобилей. Это есть следствие аддитивности системы производства, ее линейности. Правда, при сотрудничестве заводов общее производство может увеличиться более чем в два раза -- в такой системе заводов производство в результате взаимодействия будет расти нелинейно.

В случае увеличения числа людей предположим, что рост будет происходить быстрее, по экспоненциальному закону, следуя правилу сложных процентов -- поскольку люди, в отличие от автомобилей, сами способны к воспроизводству. Экспоненциальный рост обладает свойством линейности, и такие процессы можно суммировать. Если мы удвоим число людей, то и скорость роста также удвоится, следуя линейности и аддитивности такой системы. Подчеркнем, что экспоненциальный рост связан только с индивидуальной способностью организма человека или семьи к размножению, непосредственно не зависящей от каких-либо взаимодействий в системе, к которой принадлежат люди.

Следующий шаг при рассмотрении закона роста числа людей был сделан Мальтусом [50]. Опираясь на наблюдения за ростом численности населения в Америке, он установил, что в условиях неограниченных территориальных ресурсов население растет экспоненциально, удваиваясь в этих условиях за 18 лет. В то же время он предположил, что производство пищи происходит по линейному закону и будет отставать от роста населения. Основной вывод Мальтуса, а также его последователей, состоял в том, что рост населения будет ограничиваться производством пищи и ресурсами.

Подход Мальтуса, развитый Медоузом, оказался неверным, в первую очередь, потому, что в нем не учитывался системный характер развития. Системность означает, что и производство пищи, и развитие в целом, и воспроизводство населения взаимообусловлены множеством связей. Так, например, рост числа машин будет способствовать производству пищи, что в свою очередь приведет к росту населения и т.д. Поэтому надо искать законы эволюции всей системы. Последовательное развитие такого целостного системного взгляда на развитие человечества позволило понять, что рост числа людей на всем протяжении сцеплен с развитием. Однако параметры развития статистически усреднены по всему человечеству, в то время как численность аддитивна: и миллионер, и бомж, при разном вкладе в развитие, суммируются с равным весом в население мира. Для понимания процесса роста важно его графическое представление. При этом существенно не только, в каком масштабе представлены кривые, но каковы те функции времени и населения, которые отложены на осях координат. Линейный рост изображается прямой линией тогда, когда по осям время и численность населения также отложены в линейном масштабе. Наклон же прямой определяет постоянную скорость абсолютного роста.

При экспоненциальном росте, когда за характерное время число людей удваивается, скорость абсолютного роста соответственно растет, однако относительная скорость роста при этом остается постоянной. Таким образом, в случае экспоненциального роста, когда скорость роста пропорциональна первой степени населения, для представления результатов обращаются к осям, на которых время отложено в линейном, а численность населения -- в логарифмическом масштабе. На такой полулогарифмической сетке экспоненциальный рост будет изображаться прямой линией, наклон которой определяется временем Te экспоненциального роста в e=2,718 раз или временем удвоения

Т2=Teln 2=0,7Te(см. рис. 3.2).

Изменение масштаба соответствует изменению основания логарифмов. В практических целях используют десятичные логарифмы, где целая часть логарифма определяет порядок величины или соответственно степень десяти:

1=100, 10=101, 100=102, 1 миллион =106 и 1 миллиард = 109.

В теоретических расчетах обычно обращаются к натуральным логарифмам с числом e=2,718 в качестве основания. Десятичные логарифмы в ln 10=2,303 раз меньше, чем натуральные. Наклон графика на двойной логарифмической сетке отвечает степени, связывающей время и численность населения. Так линейный рост, пропорциональный времени будет изображаться прямой под углом 45 градусов, а в случае разных скоростей роста такая прямая будет смещаться в соответствии с изменением масштаба численности, без изменения наклона.

Для описания развития всего человечества, рассматриваемого как единая демографическая система, следует перейти к следующей степени зависимости скорости роста, пропорциональной уже квадрату численности населения. Это очень существенный шаг, который приводит к гиперболическому закону роста, который быстрее любого экспоненциального роста и уходит в бесконечность при конечном времени расходимости.

Представить такой процесс лучше всего на двойной логарифмической сетке. На ней и время, и численность населения откладываются в логарифмическом масштабе. В этом случае гиперболический рост, соответствующий обратной пропорциональности численности населения и времени, изобразится прямой, но с отрицательным наклоном. Именно таким графиком будет описываться зависимость численности населения мира от времени.

Пределы роста:

Пределами роста по Медоузу являются пределы интенсивности потоков, т.е. пределы источников обеспечивать поток ресурсов и пределы стоков поглощать отходы.
Выход за пределы - «перелет» - есть нарушение устойчивости данного соотношения из-за превышения потенциальной емкости окружающей среды. Причина наступления пределов состоит в том, что население и капитал в мировой системе растут экспоненциально, а при таком положении количественно растущая экономика разрушает свою ресурсную базу, после чего должен наступить коллапс.
Отсюда делается вывод о необходимости перехода к сбалансированному, устойчивому развитию между источниками и стоками. Причины такого перехода состоят в следующем. Необходимо:
А) совершенствовать сигналы (контроль за источниками и стоками, постоянная реальная информация о состоянии экономики и окружающей среды, включение в затраты затрат, связанных с природоохранной, пересмотр экономических показателей с тем, чтобы не смешивать затраты с прибылью, объем потребления с благосостоянием, износ природного капитала с доходом);
Б) сокращать время отклика (активный поиск сигналов о чрезмерной нагрузке на окружающую среду, предсказание возникновения проблем и знание алгоритма их решения);
В) сводить к минимуму использование невозобновимых природных ресурсов (повышение эффективности использования, сокращение потребления при переходе к использованию возобновимых ресурсов, вторичная переработка);
Г) предотвращать разрушение возобновимых ресурсов (охрана, соответствие темпов использования темпам самовосстановления, санкции за чрезмерную эксплуатацию);
Д) использовать все ресурсы с максимальной эффективностью (чем более высокий уровень благосостояния можно обеспечить при меньшем потреблении ресурсов, тем выше качество жизни, возможное без выхода за пределы. Это возможно технически и экономически выгодно);
Е) замедлять, а в перспективе прекращать экспоненциальный рост численности населения и физического капитала (определение желаемых и устойчивых показателей численности населения и объектов промышленного производства).
В этих принципах заключены идеи развития общества на сбалансированной основе.

 

Билет 43

1.Как изменялся климат Земли на протяжении ее геологической истории и почему? Дайте краткую характеристику причин изменения климата Земли согласно гипотезе М.Миланковича

Изменение климата — колебания климата Земли в целом или отдельных её регионов с течением времени, выражающиеся в статистически достоверных отклонениях параметров погоды от многолетних значений за период времени от десятилетий до миллионов лет. Учитываются изменения как средних значений погодных параметров, так и изменения частоты экстремальных погодных явлений. Изучением изменений климата занимается наука палеоклиматология. Причиной изменения климата являются динамические процессы на Земле, внешние воздействия, такие как колебания интенсивности солнечного излучения, и, по одной из версий, с недавних пор, деятельность человека.

Палеоклиматологические исследования показывают, что климат на Земле неразрывно связан с историей её живых обителей, космическими факторами, как-то: изменениям земной орбиты, падениями крупных метеоритов; геологическими событиями, типа крупных извержений, эпох горобразования и перемещений континентов. При этом большинство этих факторов действуют совместно и одновременно и взаимно влияют друг на друга. Поэтому в большинстве случаев, установив изменение климата, не удаётся однозначно связать его с каким-либо одним фактором, и событие объясняют комплексом факторов.

В последнее время большую популярноть приобрели гипотезы, рассматривающие изменения климата как результат взаимодействия биосферы с атмосферой и другими оболочками земли. При этом большая роль отводится парниковым газам. Один из механизмов такого взаимодействия заключается в том, что бурное развитие жизни обедняет атмосферу углекислым газом и метаном, в результате чего парниковый эффект ослабляется и на планете наступает похолодание, вплоть до начала ледникового периода. Современные геологические данные показывают, что ни одна из многочисленных гипотез не может до конца выяснить причины изменения климатов прошлого.

Факторы, влияющие на изменение климата: Парниковые газы,Тектоника литосферных плит, Солнечное излучение,Вулканизм,Изменения орбиты,Сжигание топлива, Цементная промышленность, Землепользование,Скотоводство.

Циклы Миланковича — колебания достигающего Земли количества солнечного света и солнечной радиации на протяжении больших промежутков времени.

Миланкович выдвинул гипотезу, что циклические изменения эксцентриситета орбиты Земли (ее эллиптичность), колебания угла наклона оси вращения планеты и прецессия этой оси могут вызывать существенные изменения климата на Земле. Например, около 23 миллионов лет назад совпали периоды минимального значения эксцентриситета земной орбиты и минимального изменения наклонения оси вращения Земли (именно этот наклон ответственен за смену времен года). В течение 200 тысяч лет сезонные изменения климата на Земле были минимальными, так как орбита Земли была практически круговой, а наклон земной оси почти не менялся. Как итог, разница в летних и зимних температурах на полюсах составляла всего несколько градусов, льды за лето не успевали таять, и произошло заметное увеличение их площади.

2.Назовите и кратко охарактеризуйте основные факторы, обуславливающие изменение численности населения человечества. Что такое общий коэффициент рождаемости, общий коэффициент смертности? Перечислите факторы, влияющие на коэффициенты рождаемости и смертности

В нынешнюю эпоху разница между зимним солнцестоянием (21 декабря) и прохождением перигелия (3 января) составляет всего 13 дней, но эксцентриситет сейчас равен 0,0167, что существенно меньше среднего (максимальное значение 0,0658), и продолжает уменьшаться. В связи с этим, сезонные колебания орбитальной скорости Земли и расстояния до Солнца невелики, и вносимые ими сезонные изменения приходящей к Земле солнечной энергии незначительны.

2) Любые изменения численности населения в обществе можно свести к трем факторам: уровню рождаемости, уровню смертности и уровню миграции населения в страну или из страны.

Уровень рождаемости.Общий уровень рождаемости – это число живых новорожденных на 1000 членов общества в определенный год. В 1997 г. общий уровень рождаемости в России составил 8,6 на 1000 – значительно ниже, чем в странах типа Кении в Восточной Африке, где общий уровень рождаемости был равен 50-55 на 1000. Этот показатель называется общим или “приближенным”, поскольку он не учитывает важные различия между расами, этническими группами, классами, возрастными группами и прочими категориями населения, сводя все данные о рождаемости к единой цифре. Общий уровень фертильности показывает ежегодное число новорожденных на каждую тысячу женщин в возрасте от 15 до 44 лет. В 1997 г. общий уровень фертильности российских женщин репродуктивного возраста составил 123 на 1000. Демографы также рассчитывают показатели повозрастной плодовитости, или число живых новорожденных на каждую тысячу женщин в определенной возрастной группе, например от 25 до 29 или от 30 до 34 лет. Показатели фертильности дают информацию, касающуюся реальных схем рождаемости в обществе. Потенциальное число детей, которые могли бы родиться, если бы каждая женщина репродуктивного возраста выносила всех детей, которых она могла зачать, называется потенциальной фертильностью.

Уровень смертности. Общий уровень смертности – это количество смертей на каждую тысячу граждан в определенном году. В 1997 г. общий уровень смертности в России составлял 13,6 на 1000 – ниже, чем в таких странах, как, например, Чад в Центральной Африке, где общий уровень смертности примерно 40-45 на 1000. Как и в случае с рождаемостью, демографов интересуют повозрастные показатели смертности, или количества смертей на каждую тысячу человек в конкретной возрастной группе. Уровень детской смертности – это количество смертей младенцев в возрасте до года на 1000 новорожденных. Уровни детской смертности ниже 10 на 1000 имеют 15 государств, а самые низкие уровни смертности зарегистрированы в Швеции, Японии и Финляндии, где на каждую 1000 живых новорожденных приходится 6 смертей. По контрасту с этими цифрами, уровень детской смертности в Эфиопии составляет 229 младенцев на 1000.

Средняя продолжительность жизни в развитых странах приближается к 78-80 годам. Причем женщины являются более жизнестойкими благодаря их врожденной сопротивляемости некоторым типам заболеваний. Например, женский гормон эстроген обеспечивает защиту от сердечно-сосудистых заболеваний. Различия в жизненных стилях также, как представляется, играют свою роль. Одним из факторов является большее число курильщиков среди мужчин. Однако увеличение числа курящих девочек-подростков может в будущем снизить статистические преимущества женщин в том, что касается средней продолжительности жизни.

Уровень миграции. Чистый уровень миграции – это увеличение или уменьшение населения на каждую 1000 человек в конкретном году за счет людей, вливающихся в общество (иммигрантов) или выбывающих из общества (эмигрантов).Миграцию определяют два фактора: “выталкивающие”, побуждающие людей покидать места своего проживания, и “притягивающие”, привлекающие людей к новому месту проживания. Прежде чем люди действительно мигрируют, они сравнивают относительные возможности, предлагаемые им настоящим и будущим местом проживания. Если наблюдается перевес в пользу нового места, люди обычно мигрируют, за исключением тех случаев, когда миграция оказывается невозможной вследствие иммиграционных квот, отсутствия необходимых финансовых средств или по какой-то иной непреодолимой причине.

Люди также перемещаются в пределах одного национального государства – это так называемая внутренняя миграция. За последние годы в Москву и другие более или менее экономически благополучные регионы России переехали сотни тысяч людей из депрессивных регионов Северного Кавказа, Сибири и Дальнего Востока.

Уровень прироста народонаселения – это разница между количеством рождений и смертей плюс разница между численностью иммигрантов и эмигрантов на каждую 1000 населения. Самый высокий ежегодный уровень прироста населения составляет 11,3% – это прирост населения в Объединенных Арабских Эмиратах. Рождаемость и смертность — биологические явления, но на них, а значит и на все естественное движение населения, решающее влияние оказывают социальные и экономические условия жизни людей. Уровень рождаемости зависит от многих социально-экономических факторов, причем действуют они взаимосвязано, иногда противоречиво и неодинаково в различных условиях. Например, если детская смертность высокая, то родители будут стремиться рождать много детей, чтобы хоть часть их выжила и продолжила род. При существовавшей ранее очень высокой детской смертности только еще более высокая рождаемость могла обеспечить расширенное или хотя бы простое воспроизводство населения. Сейчас в развитых странах дело обстоит иначе. При резко сократившейся детской смертности родителя уверены, что их дети выживут, и не склонны «перестраховываться», рождая больше детей, чем они хотели бы иметь. Рост культурного уровня населения в общем способствует снижению рождаемости. Зависимость между рождаемостью и уровнем доходов семьи, т. е. уровнем жизни, сложна. Она далеко не всегда четко прослеживается, может быть прямой или обратной в разных условиях. Например, в капиталистических странах Европы в XIX в. наибольшая рождаемость наблюдалась у самых неимущих слоев населения, как это отмечали К. Маркс и Ф. Энгельс, т. е. зависимость была обратной. Это было связано с компенсацией особенно высокой детской смертности в таких семьях (надежда на детей — кормильцев к старости) и использованием детского труда на капиталистических мануфактурах, что создавало дополнительный доход бедным семьям.

В современных развитых странах капитализма не наблюдается больших контрастов в рождаемости и детности семей у групп населения с различной величиной доходов, однако очень заметны колебания рождаемости в зависимости от экономической конъюнктуры: в годы кризисов и депрессий трудящиеся «откладывают» на будущее браки и рождение детей, боясь остаться без работы, а тем более потеряв ее.

Определенное влияние на уровень рождаемости могут иметь такие мероприятия государства, как направленная на сокращение рождаемости пропаганда, распространение предохранительных средств, разрешение абортов или, наоборот, поощрение высокой рождаемости с помощью субсидий государства семьям, имеющим более 2 — 3 детей, льготы и субсидии молодым семьям и т. д.

Усиление урбанизации обычно содействует снижению рождаемости. Детность семей во всем мире наименьшая в крупных городах, а среди городского населения вообще меньше, чем в сельских местностях. Это обусловлено всей совокупностью особенностей труда и быта в городах, но также и возрастным составом их населения.

Диспропорция полов (возникающая чаще всего вследствие миграций населения или одностороннего развития «мужских» либо «женских» производств в данном районе или городе) также отрицательно влияет на брачность и рождаемость. Резкое падение рождаемости происходит в годы войны, а в первые послевоенные годы обычно имеет место кратковременный «компенсационный» подъем ее.

Сложным и актуальным для прогноза населения вопросам взаимодействия и влияния факторов рождаемости в странах разного типа, на разных этапах и в разных социальных группах населения посвящена обширная современная литература. Уровень смертности непосредственно определяется условиями жизни, и связь эта проста и очевидна. Смертность в каждой возрастной группе населения находится в прямой зависимости от материального уровня жизни, санитарно-гигиенических условий труда и быта людей, успехов медицины и общедоступности медицинской помощи при высоком ее качестве, развития профилактики заболеваний. На уровень смертности оказывает влияние и распространенность таких нездоровых явлений, как алкоголизм, курение, употребление наркотиков. Огромное скачкообразное увеличение смертности вызывают войны (а ранее — эпидемии).

3) Сходства: И консументы и редуценты питаются готовым органическим веществом, т.е по способу питания являются гетеротрофами. Различия: Консументы неполностью перерабатывают органическое вещество, редуценты питаются продуктами переработки консументов, и перерабатывают органические вещества до минеральных веществ, которые вновь используют продуценты

 

Билет 44

1)Глобальные проблемы современности. Продовольственная проблема и пути ее решения. Интенсивный и экстенсивный типы развития. Каковы возможности научно-технического прогресса в увеличении урожайности?

Под глобальными проблемами современности следует понимать совокупность проблем, от решения которых зависит дальнейшее существование цивилизации.

К глобальным проблемам современности относятся: проблема Север-Юг; проблема бедности; продовольственная проблема; энергетическая проблема; проблема экологии и устойчивого развития; демографическая проблема; проблема освоения Мирового океана.

Мировая продовольственная проблема заключается в неспособности человечества до настоящего времени полностью обеспечить себя жизненно важными продуктами питания. Данная проблема выступает на практике как проблема абсолютной нехватки продовольствия (недоедания и голода) в наименее развитых странах, а также несбалансированности питания в развитых. Ее решение будет во многом зависеть от эффективного использования природных ресурсов, научно-технического прогресса в сфере сельского хозяйства и от уровня государственной поддержки.

Экстенсивный тип экономического роста предполагает расширение масштабов производства. Это значит, что экономический рост достигается благодаря увеличению количества вовлеченных в производство факторов производства на прежней технической основе.

Интенсивный тип экономического роста предполагает применение более эффективных средств производства, технологий и процессов. Это значит, что экономический рост достигается за счет улучшения использования факторов производства. Интенсивные факторы экономического роста отражают качественную сторону увеличения объема производства а счет повышения эффективности использования производственных ресурсов.

Рост урожайности обеспечит большие объемы производства пшеницы и её экспорта.

2)Минеральные ресурсы, виды, характеристики и категории месторождений, оценка запасов. Воздействие сырьевых отраслей на окружающую среду.

Минеральными ресурсами называются полезные , ископаемые, извлеченные из недр. Виды минеральных ресурсов

Единой общепринятой классификации нет. Однако, часто используют следующее разделение:

1.Топливные (горючие) полезные ископаемые заключены прежде всего в угольных (всего их 3,6 тыс. и они занимают 15% суши) и нефтегазоносных (разведано их более 600, разрабатывается 450) бассейнах, которые имеют осадочное происхождение, сопутствуют чехлу древних платформ и их внутренним и краевым прогибам. Основная часть мировых угольных ресурсов приходится на Азию, Северную Америку и Европу. Основные нефтегазоносные ресурсы сосредоточены в Азии, Северной Америке, Африке.

2.Рудные (металлические) полезные ископаемые обычно сопутствуют фундаментам и выступам (щитам) древних платформ, а также складчатым областям. В таких областях они нередко образуют огромные по протяженности рудные (металлогенические) пояса, например, Альпийско-Гималайский, Тихоокеанский. В пределах этой группы выделяются черные, легирующие и тугоплавкие металлы (руды Fe, Mn, Cr, Ni, Co, и др.), цветные металлы (руды Al, Cu, Pb, Zn и др.), благородные металлы (Au, Ag, платиноиды). Большие запасы железорудного сырья сосредоточены в США, КНР. Индии, России

3.Нерудные полезные ископаемые: выделяют химическое и агрономическое сырье (калийные соли, фосфориты, апатиты и др.), техническое сырье (алмазы, асбест, графит и др.), флюсы и огнеупоры, цементное сырье и др.

Промышленность – главный загрязнитель окружающей среды, воздействующий на все сферы географической оболочки. загрязнению атмосферы более всего способствуют теплоэнергетика, металлургия, коксохимия, нефтепереработка, производство цемента; загрязнению водной среды – химическая и нефтехимическая, деревообрабатывающая, металлургическая, угольная, мясо-молочная промышленность, нарушению и загрязнению земель – горнодобывающая промышленность, производство стройматериалов. Наряду с этим, как уже отмечалось, есть и такие «грязные» производства, выбросы которых опасны для различных сфер географической оболочки, или, иными словами, для всего природного комплекса и соответственно для здоровья людей.

3) Основные принципы «зеленой химии».

1. Предотвратить выброс загрязнений, а не избавляться от них

2. Синтез следует планировать так, чтобы максимальное количество использованных материалов вошли в конечный продукт

3. Следует планировать методы синтеза так, чтобы реагентами и конечными продуктами служили вещества, которые малотоксичны или вовсе нетоксичны для человека и природы

4. Среди целевых химических продуктов следует выбирать такие, которые наряду с требуемыми свойствами обладают максимально низкой токсичностью

5. Необходимо по возможности избегать использования в синтезе вспомогательных веществ или выбирать безвредные

6. Следует стремиться проводить синтез при температуре окружающей среды и нормальном давлении

7. Следует использовать возобновляемое сырье там, где это технически и экономически обосновано

8. Необходимо сокращать число стадий процесса

9. Каталитические реагенты предпочтительны по сравнению со стехиометрическими

10. Химические продукты желательно применять такие, чтобы по окончании нужды в них они не сохранялись в окружающей среде, а разлагались до безопасных веществ

11. Аналитические методики следует развивать так, чтобы в режиме реального времени обеспечивать мониторинг образования продуктов реакции, среди которых могут оказаться опасные

12. Вещества, используемые в химических процессах, следует выбирать так, чтобы свести к минимуму возможные аварии: разливы, взрывы и пожары

 

 

Билет 45

1) Что такое биосфера, как менялась биосфера на протяжении геологической истории Земли? Когда в атмосфере Земли начал накапливаться кислород и почему?

Биосфе́ра — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «плёнка жизни»; глобальная экосистема Земли.Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Биосфера начала формироваться не позднее, чем 3,8 млрд. лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 000 000 видов растений, животных, грибов и бактерий

С возникновением жизни сначала медленно и слабо, затем все быстрее и значительнее стало проявляться влияние живой материи на геологические процессы Земли.Важнейший этап развития жизни на Земле тесно связан с изменением содержания кислорода в атмосфере и становлением озонового экрана. Древние фототрофные цианобактерии насытили кислородом толщу первичного Мирового океана. Затем в связи с ростом и размножением фото-синтезирующих организмов количество свободного кислорода стало возрастать, он начал поступать в атмосферу. биосфера Земли состояла в основном из прокариотных существ, среди которых главными были сине-зеленые водоросли, бактерии и вирусы. Затем на протяжении длительного времени (3,5-0,65 млрд. лет) совместно существовали прокариотные и эвкариотные существа, которые в основном являлись одноклеточными формами. Важнейшей вехой в развитии биосферы было появление свободного кислорода в атмосфере и гидросфере и постепенное возникновение озонового экрана. С этого времени главенствующая роль переходит к многоклеточным формам. Появляются и расселяются организмы с твердым известковым, хитиновым и кремнистым скелетом, развиваются разнообразные водоросли и грибы.Важным рубежом для развития биосферы был ордовикский период, в течение которого растительность постепенно переместилась на сушу, а среди водных организмов появились позвоночные животные с обособленным черепом. Около 350 — 400 млн. лет назад, в девонском периоде, животные вышли на сушу. В течение последующих геологических периодов позвоночные освоили для обитания все существовавшие экологические ниши. В триасовом периоде появились первые млекопитающие, которые заняли главенствующее положение в палеогеновом периоде, после массового вымирания динозавровой фауны 65 млн. лет тому назад. В это же время началось выделение приматов. Около 35-40 млн. лет назад возникли антропоиды. Среди них около 5 млн. лет назад появились гоминоиды, а всего 3,5 млн. лет назад возник человек.

Глобальное изменение состава атмосферы Земли произошло около 2,4 млрд лет назад - произошла кислородная катастрофа, в результате которой в составе атмосферы появился свободный кислород и измененился её общий характер.

Весь свободный кислород атмосферы Земли - биогенного происхождения и является побочным продуктом фотосинтеза.

Фотосинтез, видимо, появился на заре существования биосферы (3,7-3,8 млрд лет назад). Однако архебактерии и большинство групп бактерий того периода не вырабатывали при фотосинтезе кислород. Кислородный фотосинтез возник у цианобактерий 2,7-2,8 млрд лет назад. Выделяющийся кислород практически сразу расходовался на окисление горных пород, растворённых соединений и газов атмосферы. Высокая концентрация создавалась лишь локально. После того, как поверхностные породы и газы атмосферы оказались окисленными, кислород начал накапливаться в атмосфере в свободном виде.

2) В соответствии с концепцией демографического перехода прокомментируйте демографические процессы, происходящие в современном мире. Каковы прогнозы на ближайшее и отдаленное будущее?

Человечество переживает эпоху глобальной демографической революции. Время, когда после взрывного роста население мира внезапно переходит к ограниченному воспроизводству и круто меняет характер своего развития.

До рубежа 2000 г. население нашей планеты росло с увеличивающейся скоростью. Однако, когда население мира достигло 6 млрд., а темпы прироста населения достигли своего максимума в 87 млн. в год , скорость роста начала уменьшаться. Более того, и расчеты демографов, и общая теория роста населения Земли указывают, что в самом ближайшем будущем рост практически прекратится. Таким образом, население нашей планеты в первом приближении стабилизируется на уровне 10–12 млрд. и даже не удвоится по сравнению с тем, что уже есть. Переход от взрывного роста к стабилизации происходит в исторически ничтожно короткий срок — меньше ста лет, и этим завершится глобальный демографический переход.

Анализ социально-экономического развития по народохозяйственным структурам. Принцип формирования слоев, объединяемые отрасли, особенности структур. Отличие индустриальной и прединдустриальной структур.

Индустриальная структура хозяйства -структура с ведущей ролью промышленности. Индустриальная экономика отличается существенным преобладанием промышленного производства над аграрным и кустарным ремесленничеством, высоким техническим развитием средств производства, наличием политических систем, ставящих экономический фактор во главу угла (экономические идеологии), повышением социального положения предпринимателей и тружеников и уравниванием в правах «высших сословий», занятостью основной части общества во вторичном секторе, накоплением прибавочного продукта в частных руках (капитализм) или обобществлением и перераспределением его через развитые государственные и общественные институты (социализм).

Прединдустриальная экономика отличается существенным преобладанием аграрного фактора над производственным, технической неразвитостью средств производства, наличием внеэкономических ограничений развития хозяйственной деятельности (в древних обществах это отражалось в культовом уничтожении прибавочного продукта через систему жертвоприношения и сакральных праздников – табуирование «проклятой части»), отсутствием свободной торговли, дискриминацией торговцев как третьего сословия, подчиненного власти жрецов и аристократов, занятостью основной части общества в первичном секторе.
Постиндустриальная экономика существенное преобладание рынка новых технологий над сферой промышленного производства, многократное превышение объема денежных средств, вращающихся в чисто финансовой сфере, над объемом реальных инвестиций в производственную сферу, автономизация финансовой системы по сравнению с производственной сферой, глобализация финансовый системы, резкое повышение значения фактора информации в вопросе конкурентоспособности предприятий и их рентабельности, делокализация промышленности, перевод основных промышленных предприятий из развитых стран Запада в страны «Третьего мира», занятость основной части общества в третичном секторе.

 

 

Билет 46

1.Что такое возрастная структура населения? Какие три категории населения формируют возрастную структуру? Какой вид имеют возрастные структуры населения для развитой и для развивающейся стран?

ВОЗРАСТНАЯ СТРУКТУРА НАСЕЛЕНИЯ, распределение населения по возрастным группам и возрастным контингентам в целях изучения демографических и социально-экономических процессов. Характеризуя соотношение возрастных групп, возрастная структура позволяет дать им сравнительную оценку во взаимосвязи с демографическими, социальными и экономическими характеристиками населения, выделить общее и особенное в их развитии. В возрастной структуре население, как правило, распределяется по одногодичным или 5-летним возрастным группам. Однако для оценки общих структурных сдвигов применяют и укрупнённое распределение на три возрастные группы: 0-14 лет, 15-59 лет, 60 лет и старше.

Сложившийся к середине 20 века режим воспроизводства населения в экономически развитых странах характеризуется сравнительно низкой рождаемостью и соответственно малым числом детей, а в развивающихся странах - сравнительно высокой рождаемостью и большим числом детей. Различают два типа возрастной структуры населения, соответствующие типу его воспроизводства( регрессивный и прогрессивный). Первый (регрессивный) тип возрастной структуры формируется при первом типе воспроизводства населения. Для него характерна малая доля детей и людей молодого возраста и большая доля пожилых людей. Доля людей трудоспособного возраста составляет 50-60%. Такое распределение людей по возрасту характерно в основном для развитых стран. Возрастная пирамида регрессивного типа имеет форму урны.(высокая доля пожилых и старых людей и низкая — детей.)

2.Что такое народохозяйственные структуры, принцип формирования слоев, какие отрасли объединены в нижних слоях структуры? Сколько слоев и какую форму имеет индустриальная структура? Особенности и отличие индустриальной структуры и постиндустриальной структуры.Экономика любой страны представляет собой единый комплекс взаимосвязанных отраслей, отличающих общественное воспроизводство в пределах национальных границ. Национальное хозяйство является результатом экономического и социального развития общества, развития специализации и кооперации труда, международного сотрудничества с другими странами. Народнохозяйственный комплекс имеет особые отраслевые, воспроизводственные, региональные и иные структурные характеристики. Единый хозяйственный комплекс страны представлен отраслевой, межотраслевой и территориальной структурами. Отраслевая структура – это совокупность отраслей народнохозяйственного комплекса, характеризующихся определенными пропорциями и взаимосвязями. В отраслевом плане структура единого народнохозяйственного комплекса представлена двумя сферами: материального производства и нематериального производства.

В индустриальной экономике основой является производство товаров (физически измеряемых), производительные силы направлены на создание материальных благ.
В постиндустриальной экономике производительные силы направлены на производство услуг (информации). Связано это с тем, что инновации в производстве постепенно доводят до максимума эффективность труда и высвобождают трудовые ресурсы, которые переходят в сферу .Явление характерно для стран с развитой промышленностью. Это не значит, что промышленность в них исчезла или сокращается - изменяется только соотношение промышленного производства и сферы услуг в сторону увеличения доли последней

3.Живое вещество — вся совокупность живых организмов в биосфере, вне зависимости от их систематической принадлежности.

Работа живого вещества в биосфере достаточно многообразна. По Вернадскому, работа живого вещества в биосфере может проявляться в двух основных формах:

а) химической (биохимической) – I род геологической деятельности; б) механической – II род транспортной деятельности.

Биогенная миграция атомов I рода проявляется в постоянном обмене вещества между организмами и окружающей средой в процессе построения тела организмов, переваривания пищи. Биогенная миграция атомов II рода заключается в перемещении вещества организмами в ходе его жизнедеятельности (при строительстве нор, гнезд, при заглублении организмов в грунт), перемещении самого живого вещества, а также пропускание неорганических веществ через желудочный тракт грунтоедов, илоедов, фильтраторов.

Для понимания той работы, которую совершает живое вещество в биосфере очень важными являются три основных положения, которые В. И. Вернадский назвал биогеохимическими принципами:

1.Биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению.

2.Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых в биосфере форм жизни, идет в направлении, усиливающем биогенную миграцию атомов.

3.Живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с космической средой, его окружающей, и создается и поддерживается на нашей планете лучистой энергией Солнца.

Функции живого вещества:

1. Энергетическая функция

Поглощение солнечной энергии при фотосинтезе и химической энергии при разложении энергонасыщенных ве­ществ, передача энергии по пищевым цепям.

В результате осуществляется связь биосферно-планетарных явлений с космическим излучением, преимущественно с солнечной радиацией. За счет накопленной солнечной энергии протекают все жизненные явления на Земле. Поглощенная энергия распределяется внутри экосистемы между живыми организмами в виде пищи. Частично энергия рассеивается в виде тепла, а частично накапливается в отмер­шем органическом веществе и переходит в ископаемое состоя­ние. Так образовались залежи торфа, каменного угля, нефти и других горючих полезных ископаемых.

2. Деструктивная функция

Эта функция состоит в разложении, минерализа­ции мертвого органического вещества, химическом разложении горных пород, вовлечении образовавшихся минералов в биоти­ческий круговорот, т.е. обусловливает превращение живого ве­щества в косное. В результате образуются также биогенное и биокосное вещество биосферы.

Особо следует сказать о химическом разложении горных по­род.

жизни на скалах — бактерии, синезеленые водоросли, грибы и лишайники — оказывают на горные породы сильнейшее хими­ческое воздействие растворами целого комплекса кислот — угольной, азотной, серной и разнообразных органических. Раз­лагая с их помощью те или иные минералы, организмы избира­тельно извлекают и включают в биотический круговорот важ­нейшие питательные элементы — кальций, калий, натрий, фос­фор, кремний, микроэлементы.

3. Концентрационная функция

Так называется избирательное накопление в ходе жизнедеятельности определенных видов веществ для построе­ния тела организма или удаляемых из него при метаболизме. В результате концентрационной функции живые организмы из­влекают и накапливают биогенные элементы окружающей сре­ды. В составе живого вещества преобладают атомы легких эле­ментов: водорода, углерода, азота, кислорода, натрия, магния, кремния, серы, хлора, калия, кальция. Концентрация этих эле­ментов в теле живых организмов в сотни и тысячи раз выше, чем во внешней среде. Этим объясняется неоднородность хими­ческого состава биосферы и ее существенное отличие от состава неживого вещества планеты. Наряду с концентрационной функ­цией живого организма вещества выделяется противоположная ей по результатам — рассеивающая. Она проявляется через трофическую и транспортную деятельность организмов. Напри­мер, рассеивание вещества при выделении организмами экскре­ментов, гибели организмов при разного рода перемещениях в пространстве, смене покровов. Железо гемоглобина крови рас­сеивается, например, через кровососущих насекомых.

4. Средообразующая функция

Преобразование физико-химических параметров среды (литосферы, гидросферы, атмосферы) в результате про­цессов жизнедеятельности в условиях, благоприятных для суще­ствования организмов. Эта функция является совместным ре­зультатом рассмотренных выше функций живого вещества: энергетическая функция обеспечивает энергией все звенья био­логического круговорота; деструктивная и концентрационная способствуют извлечению из природной среды и накоплению рассеянных, но жизненно важных для живых организмов эле­ментов. Очень важно отметить, что в результате средообразующей функции в географической оболочке произошли следующие важнейшие события: был преобразован газовый состав первич­ной атмосферы, изменился химический состав вод первичного океана, образовалась толща осадочных пород в литосфере, на поверхности суши возник плодородный почвенный покров. .

Рассмотренные четыре функции живого вещества являются главными, определяющими функциями. Можно выделить еще некоторые функции живого вещества, например:

— газовая функция обусловливает миграцию газов и их пре­вращения, обеспечивает газовый состав биосферы. Преобладаю­щая масса газов на Земле имеет биогенное происхождение. В про­цессе функционирования живого вещества создаются основные га­зы: азот, кислород, углекислый газ, сероводород, метан и др. Хорошо видно, что газовая функция является совокупностью двух основопо­лагающих функций — деструктивной и средообразующей;

— окислительно-восстановительная функция заключается в химическом превращении главным образом тех веществ, кото­рые содержат атомы с переменной степенью окисления (соеди­нения железа, марганца, азота и др.). При этом на поверхности Земли преобладают биогенные процессы окисления и восста­новления. Обычно окислительная функция живого вещества в биосфере проявляется в превращении бактериями и некоторы­ми грибами относительно бедных кислородом соединений в поч­ве, коре выветривания и гидросфере в более богатые кислоро­дом соединения. Восстановительная функция осуществляется при образовании сульфатов непосредственно или через биоген­ный сероводород, производимый различными бактериями. И здесь мы видим, что данная функция является одним из про­явлений средообразующей функции живого вещества;

— транспортная функция — перенос вещества против си­лы тяжести и в горизонтальном направлении. Еще со времен Ньютона известно, что перемещение потоков вещества на нашей планете определяется силой земного тяготения. Неживое веще­ство само по себе перемещается по наклонной плоскости исклю­чительно сверху вниз. Только в этом направлении движутся ре­ки, ледники, лавины, осыпи.

Билет 47

Принцип убывающей эффективности в природопользовании, сопоставление с принципом эффекта масштаба в отраслях информационных технологий. Какие особенности характерны для стран с наибольшей эффективностью использования энергии.

Природопользование - это деятельность человеческого общества, направленная на удовлетворение своих потребностей путем использования природных ресурсов.

ЗАКОН СНИЖЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ- с ходом исторического времени при получении из природных систем полезной продукции на ее единицу в среднем затрачивается все больше энергии. (Увеличиваются и энергетические расходы на одного человека.)

Расход энергии па одного человека (в ккал/сут.) в каменном веке был порядка 4 тыс., в аграрном обществе — 12 тыс., в индустриальную эпоху — 70 тыс., а в передовых развитых странах Настоящего времени — 230—250 тыс., т. е. в 58—62 раза больше, чем у наших далеких предков. С начала нашего века количество энергии, затрачиваемое на 1 единицу с.-х. продукции, в развитых странах мира возросло в 8—10 раз, на 1 единицу промышленной продукции — в 10—12 раз. Общая энергетическая эффективность с.-х. производства (соотношение вкладываемой и получаемой с готовой продукцией энергии) в промышленно развитых странах примерно в 30 раз. ниже, чем при примитивном земледелии. В ряде случаев увеличение затрат энергии на удобрения обработку полей в десятки раз приводит к незначительному (на 10-15%) повышению урожайности.

Закон имеет еще одно весьма важное практическое следствие: рост энергических затрат не может продолжаться бесконечно. Значит, можно рассчитать вероятный момент неизбежного перехода на новые, энергосберегающие технологии промышленного и с.–х. производства избежав тем самым термодинамического (теплового) и экологического кризиса

В начале 80-х годов П. Кругман и К. Ланкастер предложили альтернативное классическому объяснение международной торговли, основанное на так называемом эффекте масштаба. Суть этого эффекта заключается в том, что при определенной технологии и организации производства долговременные средние издержки сокращаются по мере увеличения объема выпуска продукции, то есть возникает экономия, обусловленная массовым производством. Согласно точке зрения авторов этой теории, многие страны, (в частности, промышленно развитые) обеспечены основными факторами производства в сходных пропорциях, и в этих условиях им будет выгодно торговать между собой при специализации в тех отраслях, которые характеризуются наличием эффекта массового производства. В этом случае специализация позволяет расширить объемы производства и производить продукт с меньшими затратами и, следовательно, по более низкой цене.

Энергоэффективность - эффективное (рациональное) использование энергетических ресурсов. Использование меньшего количества энергии для обеспечения того же уровня энергетического обеспечения зданий или технологических процессов на производстве.

Начиная с 1970-х гг. многие страны внедряли политику и программы по повышению энергоэффективности.

В отличие от энергосбережения (сбережение, сохранение энергии), главным образом направленного на уменьшение энергопотребления, энергоэффективность (полезность энергопотребления) — полезное (эффективное) расходование энергии.

Особенности, присущие странам с наибольшей эффективностью использования энергии: для населения — это значительное сокращение коммунальных расходов, для страны — экономия ресурсов, повышение производительности, промышленности и конкурентноспособности, для экологии — ограничение выброса парниковых газов в атмосферу, для энергетических компаний — снижение затрат на топливо и необоснованных трат на строительство.

2. Прокомментируйте демографические процессы, происходящие в современном мире, с позиций концепции демографического перехода. Каковы прогнозы развития демографической ситуации в различных регионах мира? Чем объясняется снижение рождаемости в развитых странах?

Демографический переход — исторически быстрое снижение рождаемости и смертности, в результате чего воспроизводство населениясводится к простому замещению поколений. Этот процесс является частью перехода от традиционного общества (для которого характерна высокая рождаемость и высокая смертность) к индустриальному.

В концепции демографического перехода выделяются четыре последовательных этапа в демографической истории человечества. Обозначим коэффициент рождаемости через R(x), коэффициент смертности через S(x), тогда прирост коэффициента рождаемости будет R'(x), а коэффициента смертности будет S'(x).

1.На первом этапе обнаруживается меньшее снижение коэффициента рождаемости чем снижение коэффициента смертности (R'(x)>S'(x)), следовательно коэффициент естественного прироста максимален (прирост максимальный). К 1925 г. этап пройден промышленно развитыми странами.

2.На втором коэффициент смертности снижается и достигает минимума (S'(x)=0,(min)), в то время как коэффициент рождаемости снижается быстрее коэффициента смертности (R'(x)<S'(x)), что приводит к замедлению прироста населения, а также к демографическому старению населения.

3.На третьем коэффициент смертности увеличивается (S(x) растёт) (вследствие демографического старения), а также замедляется снижение коэффициента рождаемости (R'(x) падает). К концу третьего этапа коэффициент рождаемости примерно равен уровню простого воспроизводства, а коэффициент смертности ниже уровня простого воспроизводства. (R(x) ≈ 2,1, S(x) < 2,1, где 2,1 — это уровень простого воспроизводства).

4.Наконец, на четвертом этапе коэффициент смертности увеличивается (S(x) растёт), и становится равным коэффициенту рождаемости. (S(x)=R(x)) Процесс демографической стабилизации заканчивается.

В настоящее время развивающиеся страны находятся на 2—3 этапах, развитые — вышли на 4 этап, при этом во многих из них смертность превысила рождаемость и наблюдаются отрицательные показатели естественного прироста населения.

Переход от высоких уровней рождаемости и смертности к низким и получил название демографического перехода. Согласно такой периодизации, экономически развитые страны уже завершили демографический переход, а развивающиеся заканчивают второй и вступают в третий этап, то есть выходят из состояния демографического взрыва и приближаются к завершению демографического перехода.

Данные по демографическому переходу в ряде стран: В настоящее время процесс демографического перехода завершили Россия, Китай и все развитые страны. В процессе резкого падения рождаемости находятся Египет, Алжир ,также Мексика, Бразилия, Аргентина, ряд других стран Латинской Америки. В последние годы в Иране, Турции и Тунисе рождаемость снизилась до уровня простого замещения поколений.

Число стран с уровнем рождаемости, недостаточным для полного замещения поколений, выросло с 13 в 1970 году до 66 в 2002 году. Общая численность населения этих стран достигла 46 % человечества.

Причины снижения рождаемости в развитых странах: В развитом индустриальном обществе дети должны длительное время учиться, чтобы получить квалификацию, соответствующую современным требованиям. Это приводит к их выключению из хозяйственной жизни. Дети из помощников превращаются в обузу для взрослых. Родители вынуждены тратить свое время и финансовые средства для достижения детьми высокого образовательного уровня. Они предпочитают вырастить лишь одного-двух «высококачественных» детей, так как большое количество детей в семье, как правило, отрицательно сказывается на их образовательном уровне и дальнейшей карьере. Кроме того, длительный период обучения способствует повышению среднего возраста женщины, рожающей первого ребенка (с 16 до 25 лет и старше). В аграрном же обществе дети, работая вместе с родителями, приобретали необходимые трудовые навыки естественным путем.

Практически все страны с высоким образовательным уровнем имеют низкие показатели рождаемости. И наоборот, лидеры по рождаемости имеют неграмотное население (в арабских странах 38 % населения старше 15 лет неграмотно, в странах «чёрной» Африки — 35 %). Повышение независимости и образованности женщин является главным фактором снижения рождаемости. В свою очередь повышение образованности женщин ведет к росту их независимости. Поскольку главная нагрузка по выхаживанию и воспитанию детей ложится на женщин, они объективно не заинтересованы в многодетности.

Появились люди, сознательно отказывающиеся от деторождения .

Система пенсионного обеспечения также способствует снижению рождаемости, так как люди перестают быть столь кровно заинтересованы в наличии большого количества потомков, помогающих в старости.

3.Почему в пищевой цепи содержится не более 4-5 звеньев? Пищева́я (трофи́ческая) цепь -ряды видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, которые связаны друг с другом отношениями: пища — потребитель (последовательность организмов, в которой происходит поэтапный перенос вещества и энергии от источника к потребителю).Каждый организм обладает некоторым запасом энергии, то есть можно говорить о том, что у каждого звена цепи есть своя потенциальная энергия. В процессе питания потенциальная энергия пищи переходит к её потребителю. При переносе потенциальной энергии от звена к звену до 80-90 % теряется в виде теплоты. Данный факт ограничивает длину цепи питания, которая в природе обычно не превышает 4-5 звеньев. Чем длиннее трофическая цепь, тем меньше продукция её последнего звена по отношению к продукции начального.