Экологическая система

1 Экологическая система



Основные компоненты экологической системы

Экологическая система (биогеоценоз) - единый природный или природно-антропогенный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором живые и косные экологические компоненты соединены между собой причинно-следственными связями, обменом веществ и распределением потока энергии. Различают: микроэкосистемы, обычно составляющие индивидуальные консорции; мезоэкосистемы; макроэкосистемы.

В экологическую систему входят (то есть неживые) Иногда абиотические компоненты биогеоценоза называют биотопом, а биотические – биоценозом. относящуюся к абиотическим компонентам, нередко рассматривают как отдельную структурную единицу экосистемы. Биотопы объединяются в биохоры, а последние – в биоциклы. Так, биотопы каменистых, глинистых и песчаных пустынь объединяются в биохор пустынь; биохоры пустынь, лесов и степей объединяются в биоцикл суши. Три биоцикла: суша, море и внутренние водоёмы – образуют http://www.college.ru/biology/course/content/chapter12/section3/paragraph1/theory.html.

Одним из важнейших экологических понятий является поток энергии. 

Важнейшими составляющими абиотического компонента экосистемы помимо почв являются климатические и топографические факторы. Кроме того, в абиотический компонент может входить наличие волн, гейзеров, вулканов и прочие экзотические факторы. Абиотический компонент – динамическая система. Циклические процессы перемещения и превращения веществ называются круговоротами веществ. 

Внутри экологической системы органические вещества создаются автотрофными организмами (например, растениями). Растения поедают животные, которых, в свою очередь, поедают другие животные. Такая последовательность называется пищевой цепью; каждое звено пищевой цепи называется трофическим уровнем. Организмы (особенно, хищники) могут питаться самыми разными организмами, даже из различных пищевых цепей. Таким образом, пищевые цепи переплетаются, образуя пищевые сети. Пищевые сети служат основой для построения экологических пирамид.



2 Законы экологии (принцип Коммонера)



«Законы» экологии Коммонера: 1) Все связано со всем; 2) Все должно куда-то деваться: 3) Природа «знает» лучше; 4) Ничто не дается даром.

Первый закон обращает внимание на всеобщую связь процессов и явлений в природе и близок по смыслу к закону внутреннего динамического равновесия: изменение одного из показателей системы вызывает функционально-структурные количественные и качественные перемены, при этом сама система сохраняет общую сумму вещественно-энергетических качеств. 

Второй закон также близок к выше рассмотренному, а также закону развития природной системы за счет окружающей ее среды, особенно первому его следствию. К примеру, какой бы ни была высокой труба завода, она не может выбрасывать отходы производства за пределы биосферы. В такой же мере загрязнители, попадающие в реки, в конечном счете оказываются в морях и океанах и с их продуктами возвращаются к человеку в виде своего рода «экологического бумеранга».

Третий закон говорит о том, что, пока нет абсолютно достоверной информации о механизмах и функциях природы, мы, подобно человеку, незнакомому с устройством часов, но желающему их починить, легко вредим природным системам, пытаясь их улучшить. Он призывает к предельной осторожности. Третий закон ориентирует на действия, согласующиеся с природными процессами, сотрудничество с природой, вместо покорения человеком природы, подчинения ее своим целям: «Природа знает лучше».

Сущность четвертого закона заключается в ориентации человека на то, что любое его действие в природе не остается бесследным, мнимая выгода часто оборачивается ущербом, а охрана природы и рациональное использование природных ресурсов немыслимы без определенных экономических затрат. Коммонер так разъясняет «...глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которого ничего не может быть выиграно или потеряно: все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возмещено. Платежа по этому векселю нельзя избежать: он может быть только отсрочен». Если не заплатим за него мы, то в многократном размере это должны будут сделать пришедшие нам на смену поколения.



3 Эрозия почв. Методы борьбы с эрозией



Эрозия почв (от лат. erosio- разъедание) - разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия). В естественных условиях эрозия почв происходит постоянно и оказывает существенное негативное влияние на состояние почвенного покрова, а во многих случаях разрушает его полностью. Водная и ветровая эрозия почвы уменьшает площадь пашни, снижает плодородие почвы, затрудняет обработку полей, разрушает дороги и другие сооружения, заиливает каналы и водохранилища. 

В результате хозяйственного воздействия эрозия почв также может резко усилиться и привести к значительному снижению плодородия почв. Не только сельскохозяйственная, но и многие другие виды антропогенной деятельности активизируют эрозионные процессы. Например, в результате рубки лесов, если не проводятся последующие лесопосадки, обширные территории подвергаются ускоренной эрозии, а при добыче угля открытым способом остаются огромные отвалы из рыхлого грунта, уязвимые для дождевой эрозии. 

Защита почв от эрозии заключается в предупреждении, ликвидации очагов и прекращении процессов их развития. Сущность мероприятий по предотвращению водной эрозии состоит в уменьшении поверхностного стока, сохранении на поле максимального количества атмосферных осадков, переводе поверхностного стока во внутрипочвенный, в усилении противоэрозионной стойкости почв. Мероприятия против ветровой эрозии следует направить на уменьшение скорости ветра и увеличение противодефляционной стойкости почв. Защищать почву от ветровой и водной эрозий нужно комплексно. Мероприятия эти можно объединить в 4 группы: землеустроительные, агротехнические, лесомелиоративные и гидротехнические.

Основные меры борьбы с эрозией почв: почвозащитные севообороты, правильная обработка почвы, агротехнические противоэрозионные мероприятия,  дернование оврагов, защитные насаждения и лесополосы, водоохранные лесные насаждения вокруг прудов и водоемов,  снегозадержание,  террасирование склонов, противоовражные и оврагоукрепительные работы, гидротехнические сооружения и др. 



4 Нетрадиционные методы получения энергии



К нетрадиционным источникам энергии можно отнести следующие: Ветровая энергия, Энергия Солнца, Геотермальная энергия, Тепловая энергия океана, Энергия приливов и отливов, Энергия морских течений, Энергия морских волн, Энергия биомассы, Водородная энергетика.

Принцип  действия  всех  ветродвигателей один: под напором ветра вращается ветроколесо  с  лопастями,  передавая  крутящий момент  через систему передач валу генератора, вырабатывающего электроэнергию,   водяному   насосу.   

Простейший коллектор солнечного излучения представляет собой зачерненный металлический (алюминиевый) лист, внутри которого располагаются трубы с циркулирующей в ней жидкостью. Нагретая за счет солнечной энергии, поглощенной коллектором, жидкость поступает для непосредственного использования.

В Мировом океане скрыты колоссальные запасы энергии. Наиболее очевидным способом использования океанской энергии представляется постройка приливных электростанций (ПЭС). Большое внимание приобрела «океанотермическая энергоконверсия» (ОТЭК), т.е. получение электроэнергии за счет разности температур между поверхностными и засасываемыми насосом глубинными океанскими водами, например при использовании в замкнутом цикле турбины таких легкоиспаряющихся жидкостей как пропан, фреон или аммоний. Один из проектов использования морских волн основан на принципе колеблющегося водяного столба. В гигантских «коробах» без дна и с отверстиями вверху под влиянием волн уровень воды то поднимается, то опускается. Столб воды в коробе действует наподобие поршня: засасывает воздух и нагнетает его в лопатки турбин. 

Ежегодно на Земле при помощи фотосинтеза образуется около 120 млрд. тонн сухого органического вещества – биомассы, использование проводится в следующих направлениях: прямое сжигание, газификация, производство этилового спирта для получения моторного топлива, производство биогаза из сельхоз и бытовых отходов. Сжигание биомассы, в отличие от ископаемого, не увеличивает количество парниковых газов в атмосфере. 

Водородная энергетика — направление выработки энергии, основанное на использования водорода в качестве средства для аккумулирования, транспортировки и потребления энергии. Водород наиболее распространенный элемент на поверхности земли и в космосе, теплота сгорания водорода наиболее высока, а продуктом сгорания в кислороде является вода (которая вновь вводится в оборот водородной энергетики). 


5 Механическая очистка сточных вод от примесей



Механическую очистку сточных вод применяют при отделении твердых нерастворимых примесей. Механическая очистка обеспечивает удаление взвешенных веществ из бытовых сточных вод на 60-65%, а из некоторых производственных сточных вод на 90-95%. Задачи механической очистки заключаются в подготовке воды к физико-химической и биологической очисткам. По стоимости механические методы очистки относятся к одним из самых дешёвых методов. Механические методы относят к методам предварительной очистки сточных вод. Для этой цели используют методы процеживания, отстаивания и фильтрования. Выбор метода зависит: от размера твёрдых частиц, от физико-химических свойств частиц, от концентрации загрязняющих частиц, от требуемой степени очистки. В состав сооружений механической очистки входят решетки, различного вида уловители, отстойники, фильтры. 

Процеживание используется для удаления из раствора нерастворимых примесей крупных размеров. На очистных сооружениях это I стадия очистки. Осуществляется через решетки и сетки. Размер поперечного сечения стержня решетки выбирается из условия минимальных потерь давления на решетке. 

Отстаивание представляет собой разделение суспензий и эмульсий в поле гравитационных сил. Для этого используются отстойники и безголовки. Отделение твёрдых примесей под действием центробежных сил происходит в гидроциклонах и центрифугах.

Для интенсификации процессов отстаивания в сточные воды добавляют коагулянты и флокулянты, которые способствуют укрупнению частиц и, следовательно, увеличению скорости осаждения. Кроме того, используют различные конструктивные введения: тонкослойные отстойники, отстойники со взвешенным слоем.

Фильтрование применяется для отделения от раствора нерастворимых примесей малых размеров и калоидных соединений. Разделение производится с помощью перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих дисперсную фазу. В качестве перегородок используются металлические перфорированные и сетки, тканевые и зернистые перегородки (ткань, мембрана, волокна).




Список использованной литературы



Алексеев С.В. Экология. Учебное пособие / С.В.Алексеев. - СПб.: СМИО ПРЕСС, 2006. - 368 с.

Беляев Д.К. Общая биология: Учеб. для 10-11 кл. / Д.К.Беляев, Г.М.Дымшиц, А.О.Рувинский. - М.: Просвещение, 2007. - 288 с.

Иванова Т.В. Общая биология / Т.В.Иванова, Г.С.Калинова, А.Н.Мягкова. - М.: Просвещение, 2000. - 152 с.

Коробкин В.И. Экология: учебник для вузов / В.И.Коробкин, Л.В.Передельский. – М.: Академия, 2005. - 576 c.

Реймерс Н.Ф. Охрана природы и окружающей человека Среды: Словарь-справочник / Н.Ф.Реймерс. - М.: Просвещение, 1992. - 320 с. 

Толчельников Ю.С. Эрозия и дефляция почв. Способы борьбы с ними / Ю.С.Толчельников. - М.: Агропромиздат, 1990. - 158 с.

Тупикин Е.И. Общая биология с основами экологии и природоохранной деятельности. Учебное пособие / Е.И.Тупикин. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 380 с.