Контрольнаробота з курсу екології
Завдання№ 1
Екологічніфактори
Екологія – це наука провзаємовідносини живих істот між собою та з оточуючою їх неорганічною природою,про зв’язки в над органічних системах, про структуру та функціонування цихсистем.
Середовищепроживання – цета частина природи, яка оточує живий організм і з якою він безпосередньовзаємодіє. Будь – яка жива істота живе в складному та мінливому світі, постійнопристосовуючись до нього і регулюючи життєдіяльність у відповідності з йоговимірами.
Пристосуванняорганізмів до середовища носить назву адаптації. Здібність до адаптації – одна з основних властивостей життявзагалі, бо забезпечує саму можливість її існування, можливість організміввиживати та розмножуватися. Адаптації виявляються на різних рівнях: відбіохімії кліток та поведінки окремих організмів до будови та функціонуванняспілок та екологічних систем. Адаптації виникають та змінюються у ході еволюціївидів.
Окремівластивості або частини середовища, що впливають на організми, називаються екологічними факторами. Фактори середовища різноманітні.Вони можуть бути необхідними або, навпаки, шкідливими для живих істот, сприяютьабо перешкоджають їх виживанню та розмноженню. Екологічні фактори мають різнуприроду та специфіку діяльності.
Абіотичні фактори – температура, світло,радіоактивне випромінювання, тиск, вологість повітря, соловий склад води,повітря, течії, рельєф місцевості – це все властивості неживої природи, яківпливають на живі організми.
Біотичні фактори – це всі форми впливу живихістот один на одну. Кожний організм постійно відчуває на собі вплив інших,вступає у зв'язок з представниками свого виду та інших видів – рослинами,тваринами, мікроорганізмами, залежить від них і сам на них впливає. Оточуючийорганічний світ – складова частина середовища кожної живої істоти.
Антропогенніфактори – це всіформи діяльності людського суспільства, які призводять до змін природи яксередовища проживання інших видів або безпосередньо впливають на їх життя. Впродовж історії людства розвиток спочатку мисливства, а потім сільськогогосподарства, промисловості, транспорту сильно змінило природу нашої планети.Значення антропогенних впливів на весь живий світ Землі продовжує невтримнорости.
Один і той самийфактор середовища має різні значення в житті сумісно проживаючих організміврізних видів. Наприклад, сильний вітер взимку не сприятливий для великихтварин, що живуть відкрито, але не діє на менших, що ховаються в норах та підснігом. Соловий склад ґрунту важливий для харчування рослин, але не маєзначення для більшості наземних тварин тощо.
Деякі властивостісередовища залишаються відносно постійними на протязі тривалих періодів часу веволюції видів. Такими є сила тяжіння, соловий склад океану, сонячна постійна,властивості атмосфери. Більшість екологічних факторів – температура, вологість,вітер, опади. Наявність схованок, їжі, хижаків, паразитів, конкурентів та ін. –дуже змінюються в просторі та часі. Ступінь змін кожного з цих факторівзалежить від особливостей середовища проживання. Наприклад, температура сильноколивається на поверхні суші, але майже постійна на дні океану або в глибиніпечер. Паразити ссавців живуть в умовах надлишку їжі, тоді як для вільноживучиххижаків її запас весь час змінюється слідом за змінами чисельності жертв.
Зміни факторівсередовища з часом можуть бути:
· регулярно– періодичними, що змінюють силу впливу у зв’язку з часом доби або із сезономроку або ритмом приливів або відливів в океані;
· нерегулярними,без чіткої періодичності, наприклад. Зміни погодних умов в різні роки, явищакатастрофічного характеру – бурі, зливи тощо;
· направленимина протязі відомих, іноді тривалих, відрізків часу, наприклад, при похолоданніабо потеплінні клімату, заростанні водойм, постійному випасі худоби на одній ітій самій ділянці та ін.
Екологічніфактори середовища можуть впливати на живі організми по різному:
· якподразники, що викликають пристосувальні зміни фізіологічних та біохімічнихфункцій;
· якобмежувачі, що обумовлюють неможливість існування в даних умовах;
· якмодифікатори, що викликають анатомічні та морфологічні зміни організмів;
· яксигнали, що свідчать про зміни інших факторів середовища.
Не дивлячись навелике розмаїття екологічних факторів, в характері їх впливу на організми та увідповідних реакціях живих істот можна виявити ряд загальних закономірностей.
Законоптимуму
Позитивний абонегативний вплив змінного фактору на живі організми залежить перш за все відсили його прояву. Як недостатня, так і збиткова дія фактору негативнопроявляється на життєдіяльності істот. Сприятлива сила впливу називається зоною оптимуму екологічного фактору абойого оптимумом для організмів даного виду. Чим сильніші відхилення від оптимуму,тим більше пригнічує даний фактор життєдіяльність організму (зона пессимуму). Максимально і мінімальнопереносимі значення фактору – це критичні точки, за межами яких існування вженеможливе, наступає смерть. Критичні точки обмежують ступінь витримки, яканазивається екологічноювалентністюживих істот по відношенню до конкретного фактору середовища.
Представникирізних видів сильно відрізняються один від одного як за положенням оптимуму,так і за екологічною валентністю. Одна й та сама сила прояву фактору може бутиоптимальною для одного виду, песимальною – для іншого і виходить за межівитримки для третього.
Широку екологічну валентність видупо відношенню до абіотичних факторів середовища позначують додаванням до назвипрефікса «еври». Евритермні види – що виносять значні коливання температури,еврибатні — широкий діапазон тиску, евригалинні – різний ступінь засоленнясередовища.
Нездатністьпереносити значні коливання фактора, або вузька екологічна валентність,характеризується префіксом «стено» — стенотермні, стенобатні, стеногалінні видита ін. в більш широкому розумінні слова види, для існування яких необхіднісуворо визначені екологічні умови, називають стенобіонтними, а ті, що здатні пристосовуватися дорізних екологічних обставин – еврибіотними.
Неоднозначністьдій фактора на різні функції
Кожний факторнеоднаково впливає на різні функції організму. Оптимум для одних процесів можебути пессимумом для інших. Так, температура повітря від + 40 до + 450 Су холоднокровних тварин сильно збільшує швидкість обмінних процесів ворганізмі, але гальмує рухову активність, і тварини впадають у тепловезаклякання. Для багатьох риб температура води, оптимальна для дозріванняполових продуктів, несприятлива для ікрометання, яке відбувається при іншомутемпературному режимі.
Життєвий цикл, вякому у визначені періоди організм виконує ті або інші функції (харчування,зростання, розмноження, розселення та ін.), завжди узгоджений з сезоннимизмінами комплексу факторів середовища. Рухомі організми можуть також змінюватимісце проживання для успішного здійснення всіх своїх життєвих функцій.
Мінливість,варіабельність та різноманіття відповідних реакцій на діяльність факторів середовищау окремих особин виду
Ступінь витримки,критичні точки, оптимальні та пессимальні зони окремих індивідів неспівпадають. Ця мінливість визначається як спадковими якостями особин, так іполовими, віковими та фізіологічними відмінностями. Наприклад, у метеликамлинової вогнівки – шкідник муки та зернових продуктів – критична мінімальнатемпература для гусені – 70С, для доросли форм – 220С,а для яєць – 270С. мороз в – 100С вбиває гусінь, але нестрашний для імаго і яєць цього шкідника. Отож, екологічна валентність виду завждиширше екологічної валентності кожної окремої особини.
До кожного ізфакторів середовища види пристосовуються відносно незалежним шляхом.
Ступіньвитривалості до будь – якого не означає відповідної екологічної валентностівиду по відношенню до інших факторів. Наприклад, види, що витримують широкізміни температури, зовсім не обов’язково повинні також бути пристосованими дошироких коливань вологості або сольового режиму. Евритермні види можуть бутистеногалінними, стенобатними, або навпаки. Екологічні валентності виду повідношенню до різних факторів можуть бути дуже різноманітними. Це створюєнадзвичайне різноманіття адаптацій до природи. Сума екологічних валентностей повідношенню до окремих факторів середовища складає екологічний спектр виду.
Екологічніспектри окремих видів не співпадають. Кожен вид специфічний за своїмиекологічними можливостями.
Навіть у близькихза способами пристосування до середовища видів існують відміни у відношенні добудь – яких окремих факторів. Правило екологічної індивідуальності видів булосформульовано Л. Г. Раменським (1924) стосовно до рослин, а потім широкопідтверджено і зоологічними дослідженнями.
Взаємодіяфакторів
Оптимальна зоната межі витривалості організмів по відношенню до будь – якого фактурусередовища можуть змішуватися в залежності від того, з якою силою та в якомусполученні діють одночасно інші фактори. Ця закономірність отримала назву взаємодії факторів. Наприклад, спека, яку легшепереносити в сухому, а не вологому повітрі. Загроза замерзання значно вища приморозі з сильним вітром, ніж у безвітряну погоду. Таким чином, один і той самийфактор у сполученні з іншими чинить неоднаковий екологічний вплив. Навпаки,один і той самий екологічний результат може бути отриманий різними шляхами. Наприклад,в’янення рослин можна призупинити шляхом як збільшення кількості вологи уґрунті, так і зниження температури повітря, що зменшує випаровування.Створюється ефект часткової взаємодії факторів.
Разом з тимвзаємна компенсація дії факторів середовища має певні межі, і повністю змінитиодин із них іншим не можна. Повна відсутність води або хоча б одного ізосновних елементів мінерального харчування робить життя рослини неможливим, незважаючи на самі сприятливі сполуки інших умов. Крайній дефіцит тепла вполярних пустелях не можна поповнити ні чисельною кількістю вологи, ніцілодобовим освітленням.
Враховуючи всільськогосподарській практиці закономірності взаємодії екологічних факторів,можна вміло підтримувати оптимальні умови життєдіяльності культурних рослин тадомашніх тварин.
Правилообмежуючих факторів.
Факторисередовища, найбільш віддаленого від оптимуму, особливо утруднюють можливістьіснування виду в даних умовах. Якщо хоча б один із екологічних факторівнаближується або виходить за межі критичних розмірів, то, не дивлячись наоптимальне сполучення інших умов, особинам загрожує смерть. Такі сильновідхилені від оптимуму фактори набувають першорядного значення в житті виду абоокремих його представників в кожний окремий проміжок часу.
Обмежуючі факторисередовища визначають географічний ареол виду. Природа цих факторів може бутирізною. Так, просування виду на північ може лімітуватися недостатністю тепла, варидні райони – недостатністю вологи або занадто високими температурами.Обмежуючим розповсюдження фактором можуть бути і біотичні відносини, наприкладзайнятість території більш сильним конкурентом або недостатність обпилювачівдля рослин. Так, опилення інжиру повністю залежить від єдиного виду комах – осиBlastophaga psenes. Батьківщина цього дерева –Середземномор’я. Розповсюдження бобових в Арктиці обмежується розповсюдженнямобпилювачів – джмелів.
Щоб визначити, чизможе вид існувати в даному географічному районі, треба по – перше дізнатися,чи не виходять деякі фактори середовища за межі його екологічної валентності.Особливо в найбільш уразливий період розвитку.
Виявленняобмежуючих факторів дуже важливе в практиці сільського господарства, так як,спрямувавши основні зусилля на їх усунення, можна швидко і ефективно підвищитиурожайність або продуктивність тварин. Так, на сильно кислих ґрунтах урожайборошна можна збільшити, застосовуючи різні агрономічні впливи, але найкращійефект буде отриманий тільки в результаті вапнування, яке знімає обмежуючі діїкислотності. Знання обмежуючих факторів, таким чином, ключ до визначенняжиттєдіяльності організмів. В різні періоди життя особин в якості обмежуючихвиступають різні фактори середовища, тому потрібне вміле та постійневрегулювання умов життя вирощуваних рослин та тварин.
Завдання№ 2.1
Чи буденебезпечним сумарний вплив оксиду вуглецю, сірчистого ангідриду і сірководню,якщо вони містяться у повітрі в концентраціях: CO – 2,8 мг/м3; SO2– 0,09 мг/м3; H2S – 0,002 мг/м3.
Розв’язок
При одночаснійприсутності в повітрі декількох шкідливих речовин, що володіють сумарнимшкідливим впливом, визначають їхню безрозмірну сумарну концентрацію, що неповинна перевищувати одиниці.
/>
Оскількибезрозмірна сума концентрації менше 1, то ця суміш безпечна.
Завдання№ 2.2
Визначитимаксимально можливу концентрацію невідомого компонента в суміші, що складаєтьсяз трьох складових: Cl2 – 0.006 мг/м3; CO – 0.5мг/м3; сажа — ?
Розв’язок
На підставіформули
/>С сажа = />
С сажа = />/>
Таким чином,максимальне можлива концентрація сажі в суміші складає 0.126 мг/м3.
Завдання№ 3
Виходячи з даних:CO = 0.01 %; SO2 = 0.01 %; смолисті – 10 мг/м3;пил – 2.5 мг/м3; швидкість W0= 5 м/с; діаметр труби D0= 1.5 м, що характеризують роботу технологічного агрегату підприємства, визначити потужність викидукожної забруднюючої речовини (г/с) та (т/рік) без очистки та з очисткою.Середній експлуатаційний коефіцієнт очистки по газоподібним компонентам складає70 %, по пилу та смолистим речовинам – 98 %. Річний час роботи обладнання –8760 годин.
Розв’язок
Визначимо об’ємнувитрату газу як добуток швидкості на площу виходу з труби:
/>
Оскільки змістгазоподібної забруднюючої речовини оксиду вуглецю та сірчистого ангідриду відбитов об’ємних процентах, переведемо спочатку концентрацію із об’ємного в масову,виходячи із мольної маси компонентів μ та його мольного об’єму.
Один кг/моль газузаймає об’єм 22.4 м3. тоді масова концентрація забруднюючої речовинидорівнюється:
/>
/>
Визначаємопотужність викиду (г/с):
/>
Річний фактичнийвикид забруднюючих речовин (т/рік) без очистки, з урахуванням часу роботиобладнання за рік:
/>
Якщо середнійексплуатаційний коефіцієнт очистки для оксиду вуглецю та сірчистого ангідриду70 %, то кількість викидаємих з димаря забруднюючих речовин складає 30 % відкількості утворившихся під час технологічного процесу. Відповідно для смол тапилу, при ступені очистки 98 % з димаря викидається 2 % від утвореноїкількості. Отож секундний та річний фактичний викид складає:
/>
Результати підрахунківпредставимо у вигляді таблиці:Забруднююча речовина Фактична потужність викиду без очистки Фактична потужність викиду з очисткою г/с т/рік г/с т/рік Оксид вуглецю 1.1 34.7 0.33 10.4 Сірчистий ангідрид 2.4 75.7 0.72 22.7 Смоли 0.08 2.5 0.0016 0.05 Пил 0.02 0.6 0.0004 0.01
Завдання№4
Промисловепідприємство викидає щорічно в атмосферу (у т/рік) пилу – 6000, бенз/а/пирену (C20H12) – 0,0025, оксиду азоту (NOx) – 1000, оксиду вуглецю (СО)– 4970, сірчистого ангідриду (SO2)– 320,фтористого водню (HF) – 340.
На підставі данихпоказників відносної агресивності по кожному з забруднювачів визначитиприведену масу річного викиду і підрахувати в % частку кожної речовини в загальнійтоксичній масі, розставивши їх у порядку убування шкідливостей.
Агресивність.
Пил – 30 (т/Т), C20H12 – 1260000 (т/Т), NOx – 41.1 (т/Т), СО – 1 (т/Т),SO2 — 22 (т/Т), HF — 1100 (т/Т).
Розв’язок
Визначимоприведену масу (М) викиду в атмосферу з урахуванням агресивності за рік покожному забруднювачу:
/>
Визначимоприведену масу викиду забруднювача в атмосферу в цілому за рік:
/>
Доля шкідливостейу загальній приведеній масі:
/>
Із приведенихпідрахувань можна зробити висновок, що на підприємстві «Алюмінієвий»забруднювачі за ступенем небезпечності розташовуються таким чином:
· фтористийводень – 61.3%;
· пилпромисловий – 29.5 %;
· оксидиазоту – 6.73 %;
· сірчистийангідрид – 1.15 %;
· оксидвуглецю – 0.8%;
· бенз/а/сирен– 0.52 %.
Завдання№ 5
Виходячи зрезультатів задачі № 4, розрахувати розмір збитку від викидів шкідливих речовинв атмосферу і загальну суму платежів за викиди забруднювачів. Зіставити цівеличині і зробити необхідні висновки.
Розв’язок
Пил – 6000 т/рік– 3 грн/т
C20H12 – 0.0025 т/рік – 101807 грн/т
NOx – 1000 т/рік – 80 грн/т
СО – 4970 т/рік –3 грн/т
SO2 — 320 т/рік – 80 грн/т
HF – 340 т/рік — 131 грн/т
Розрахуємозагальну суму
/>
/>
Підрахуємоспіввідношення збитку до загальної суми платні за шкідливі викиди:
/>
Таким чином,розмір збитку в 616 разів перевищує суму платні за шкідливі викиди.
Використаналітература:
1. Н. М.Чернова, А. М. Білова «Екологія», Москва 1981 р.
2. Г. О.Білявський «Основи загальної екології», Київ 1995 р.
3. О. М.Микитюк «Основи екології», Харків 2003 р.
4. Е. М.Міщенко «Основи екології», Мінськ 2002 р.
5. Ю. Д.Бойчук, М. В. Шульга «Основи екології та екологічного права», Суми 2004 р.