Исследовательская работа по Окружающему миру "Физические явления в биосфере и влияние на них деятельности человека"

Муниципальное казённое  общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 92



 





















                                                                                 Выполнил ученик 4а класса

                                                                                          МКОУ СОШ № 92

                                                                    Классный руководитель

                                                                              Брит Ольга Александровна



                                                

г. Барабинск





Оглавление.

   Введение-1

   Основная часть

I. Атмосфера- часть жизненной среды  - 3

II Атмосфера - часть природной среды  - 5

III. Защитные функции атмосферы  -6

IV. Климат и погода  - 7

V. Физика и окружающая среда – 8

VI. Наши исследования - 11

VII. Заключение  - 13

VIII. Словарь - 14

IX. Литература -15





                







                                  











Цель:1. Раскрыть влияние деятельности человека на физические явления в биосфере,  взаимосвязь окружающей среды и физики.



Задачи:

1. Изучить литературу, помогающую понять взаимосвязь окружающей среды и физики.

2. Раскрыть влияние деятельности человека на физические явления в биосфере.

3.Научиться пользоваться простейшими предметами и средствами для измерения температуры воды.

4.Научиться применять физические законы для простейших опытов.













                                                











Ι.Атмосфера – часть жизненной среды

Для большинства обитателей суши, и человека в их числе, важны физические свойства атмосферы. Атмосферное давление у поверхности Земли (около 9,8*104 Па) называют нормальным. Это норма существования наземных организмов, которую мы, как любую норму, не замечаем, хотя на человека при этом давит – 12т. воздуха. Для нас ощутимы лишь отклонения от неё: при понижении давления на высоте около 5 тыс.м. появляются признаки «горной болезни» (головокружение, тошнота, слабость); при погружении в воду на глубину 10м. давление оказывает заметное влияние на человеческий организм (боль в барабанных перепонках, затруднённое дыхание и т.п.). В абсолютном вакууме гибель наступает мгновенно. Прозрачность, т.е. проницаемость атмосферы для солнечных излучений – видимых, ультрафиолетовых, инфракрасных – исключительно важна для живых организмов. Количество и качество света определяют интенсивность фотосинтеза – единственного природного процесса фиксации солнечной энергии на Земле. Повышение уровня ультрафиолетового облучения может привести к ожогам и другим болезненным явлениям, понижение создаёт условия для массового размножения болезнетворных организмов. Установлено сложное влияние прозрачности на тепловой баланс Земли, о чем подробнее будет сказано ниже. Современное измерение прозрачности атмосферы в значительной мере определяются антропогенными влияниями, что уже привело к возникновению ряда серьёзных проблем. Весьма существенно для биосферы состояние газового баланса. Свыше ¾  воздуха составляет азот, названный Лавузье «безжизненном». Он входит в первооснову носителей жизни – белков или нуклеиновых кислот. Правда, в их синтезе атмосферный азот непосредственного участия не принимает, но является гигантским резервуаром первичного «сырья» как для деятельности азотфиксирующих микроорганизмов   и водорослей, так и для промышленности азотных удобрений. Масштабы и особенно темпы роста промышленной фиксации азота уже вносят некоторые коррективы в представление о неисчерпаемости его запасов в атмосфере.       4

Сказанное в еще большей мере приложимо к кислороду, составляющему четвёртую часть всех атомов живого вещества. Без кислорода невозможно дыхание и, следовательно, энергетика многоклеточных животных. Вместе с тем кислород – это продукт жизнедеятельности, выделяемых фотосинтезирующими организмами. Накопление в ходе взаимной эволюции атмосферы и биосферы всего 1% кислорода создало условия для бурного развития современных форм жизни. При этом образовался озоновый экран – защита от космических лучей высоких энергий. Сокращение кислорода в атмосфере повлекло бы за собой замедление процессов жизнедеятельности. Утеря кислорода вызвала бы неизбежную замену аэробных форм жизни анаэробными. Углекислого газа в атмосфере  Земли содержится всего 0,03%. Но сегодня это предмет большого внимания и немалых тревог. При увеличении  доли углекислого газа всего до 0,1% животные испытывают затруднение в дыхании, свыше 4% углекислоты  в воздухе означает аварийную  ситуацию. Даже совсем ничтожные (на тысячные доли процента) изменения содержания углекислого газа в атмосфере меняют её проницаемость для отражённых от земной  поверхности тепловых лучей. Жизнь на Земле без атмосферы не возможна. Но она   не возможна и без воды, и без питательных веществ, и без многого другого. Без пищи человек может прожить недели, без воды – дни, без воздуха минуты, без атмосферной защиты – секунды.   



                                                 

ΙΙ .Атмосфера как часть природной среды.



Охрана атмосферы.

Мы живём на дне великого воздушного океана-атмосферы. Эта воздушная оболочка Земли простирается до условной границы в 2 тысячи километров. Грань перехода атмосферы в космическое пространство неуловимо. Хотя мощность воздушной оболочки достигает почти половины радиуса Земли, по космическим масштабам она выглядит тончайшей плёнкой. Общая масса воздуха ничтожно мала-1/1000000 массы Земли. Однако огромно её значение-жизнь на Земле существует до тех пор пока есть земная атмосфера.

Состав атмосферы.

Больше всего в атмосфере азота-78,03% объёма  сухого воздуха, кислорода-20,95%, аргона и других инертных газов-0,95%, углекислого газа-0,03% и ничтожны количества других газов. В воздухе всегда находятся пары воды-3-4%, частицы пыли.







                                                                









ΙΙΙ.Защитные функции атмосферы

Земная жизнь уязвима для космических лучей и нуждается в постоянной и надёжной от них защите. Воздушная оболочка Земли, как любой внешний покров, осуществляет и защитные функции. Хотя по житейским нашим меркам атмосфера никак не укладывается в понятие средства защиты, именно «невесомый» воздух - безотказная преграда для губительных воздействий космоса. Пробить эту «броню» могут лишь крупные метеориты с исходной массой в десятки и сотни тонн – явление, как известно, чрезвычайное. Метеориты помельче – отнюдь не редкость. Ежесуточно в небе над Москвой, например, вонзается до 200 метеоритов, полностью сгорающих в атмосфере. От Солнца поступает на Землю энергия, а следовательно, и сама возможность жизни. Но жизненную дозу солнечной энергии «отмеряет» атмосфера. Не будь её, днём Солнце раскаляло бы земную поверхность до +100 оС, а ночью до -100 оС выстуживал бы её ледяной космос. 200-градусный перепад суточных температур намного превышает возможность к выживанию большинства организмов. 

В конечном счёте, свет и тепло, несущие Земле жизнь, сквозь атмосферу пропускаются; всё, сеющее смерть, задерживается атмосферой. 









                                                                  7



ІV  Климат и погода

Атмосфера регулирует важнейшие параметры климата – влажность, температуру, давление. Скопление капелек влаги или кристаллов льда, т.е. образование облаков, возможно лишь при наличии в воздухе ядер конденсации – твёрдых частиц диаметром в сотые доли микрометра, или, проще говоря, тончайшей пыли. В абсолютно «стерильной» атмосфере дождь невозможен. Вертикальные и горизонтальные перемещения тёплых и холодных, сухих и увлажнённых масс воздуха, местное распределение температур и осадков, т.е. формирование погоды, осуществляется за счет различий атмосферного давления и возникновения ветров.

                                 Роль атмосферы в круговороте веществ.

Циклы кислорода, углерода, азота обязательно проходят атмосферную стадию. Воздушный бассейн выступает в роли гигантского резервуара, где все эти вещества накапливаются и, главное, распределяются по земному шару. Тем самым осуществляются регуляции скорости и интенсивности круговорота веществ в природе.









      



                                       8

V Физика и окружающая среда

Посмотрим вокруг себя. Нас окружает сложный и большой мир. Это дома и улицы, люди, растения, животные, реки, поля, леса, горы. А если посмотреть на Землю из Космоса, то мы увидим зелено-голубой шар с белыми пятнами на фоне черного пространства с яркими капельками звезд.

Связаны ли между собой процессы, происходящие в Космосе? Уверен, что многие ответят утвердительно. В природоведении обсуждались явления природы, свойства воды, воздуха и почвы, состав горных пород, роль растений и животных в формировании внешнего мира. Рассматривались и вопросы окружающей среды. На этом уровне изучения больше внимания уделялось тому, какие негативные явления происходят в природе, и не затрагивались вопросы об устранении причин их возникновения. 

Большую роль в ответе на этот вопрос играет физика, так как в основе большинства природных и технологических процессов лежат физические явления, описываемые физическими законами.

Если мы будем хорошо знать причину опасных явлений в окружающей среде, то сумеем найти способы их устранения. Каждый из нас понимает, что Земля- это наш общий дом, который нужно беречь и украшать. Об этом очень хорошо сказал французский писатель и летчик Антуан де Сент-Экзюпери в своей сказке « Маленький принц»: « Есть такое правило: встал поутру, умылся, привел в порядок - и сразу приведи в порядок свою планету».

Теперь давайте оценим, в каком состоянии находится сейчас наша планета. Сначала ответим на вопрос: а сколько людей находится на Земле? Это важно, потому что каждый из нас по-разному влияет на происходящие вокруг нас процессы.

В 1991 году на Земле было более 5 млрд. человек. Много это или мало? В 1830 году население Земли было примерно 1 млрд. это значит, что за 160 лет население Земли увеличилось в 5 раз. Из рисунка видно, что на прирост населения на 1 млрд. с 1830 года потребовалось 100 лет,  а в наше время такое 

                                                                                                                           9

же увеличение численности населения происходит за 11-12 лет. Это очень быстрый рост.

1986

5 млрд.

1975

4млрд

1960

3 млрд

1930

2млрд

1830

1 млрд.

Все это важно и интересно, но при чем здесь физика? Не уходим ли мы от нее куда-то в сторону? Давайте попробуем ответить на этот вопрос.

Потребности человека в 1830 году были довольно скромными. Не было авиации, не было автомобилей, радио, телевидения, электростанций и многого того, чем пользуется современный человек, и того, что было создано благодаря достижениям физики. Физика помогает нам не только использовать различные ресурсы, но и преобразовывать их в замечательные вещи. Мы берем у природы воду, кислород, песок, глину, руды, газ, нефть, растения, животных для обеспечения своей жизни. При добыче полезных ископаемых, их переработке, транспортировке применяются физические законы 

Правильно ли мы используем природные ресурсы? Только 2-3% из всего, что мы забираем у природы, идет в дело. Остальное выбрасывается. А раз выбрасывается, то загрязняет воздух, воду, почву, растения, животных, организм человека.

Все, о чем мы говорим можно представить ввиде схемы, показывающей вторжение в природную среду человека.





                                                                                                              10



Состояние биосферы

Истощение природных ресурсов

Изменение природных процессов

Загрязнение окружающей среды

Расширение антропосферы

Сокращение биоразнообразия

Состояние биосферы

Истощение природных ресурсов

Изменение природных процессов

Загрязнение окружающей среды

Расширение антропосферы

Сокращение биоразнообразия

Говоря об окружающей среде, мы имеем в виду ту часть земного пространства, где существует жизнь. Ее научное название- биосфера. В биосферу входят часть атмосферы, большая часть природных вод и часть земной поверхности, в основном почва. Гидросфера включает в себя океаны, моря, озера, реки, подземные воды, ледники.

Из рисунка видно, что рост населения ведет к расширению занимаемой им территории и нарастающему потреблению природных ресурсов. А это обуславливает увеличение вредных выбросов в биосферу и изменение природных процессов, ведь все процессы взаимосвязаны.

Наука, изучающая взаимодействие между живыми существами и средой обитания, называется экологией. Мы будем обсуждать физические явления в биосфере и влияние на них деятельности человека.

  



                                                                                                             11

                             



VI. Наши исследования

В окружающем нас мире постоянно происходят различные физические явления и процессы: движение воздуха и облаков, воды в морях и реках, испарение и замерзание воды, таяние льда, распространение солнечного света, возникновение электрического тока в атмосфере, человеческом теле и в проводах, молнии и многое другое.

 Нужно все это понимать и знать причины этих явлений. Мы  ежедневно наблюдаем за тем, что происходит вокруг нас. Одни наблюдают это специально, например работники морского флота и авиации- за погодой, а спасатели в горах- за выпадением снега. Многие наблюдают за окружающей средой из любопытства, непроизвольно.  Очень важно знать о состоянии воды в реке - от этого зависит ее « здоровье» и наше тоже. От температуры воды, состояние ее поверхности, ее прозрачности, количества примесей зависят погода и растительный мир в прилегающей местности, жизнь речного « населения».  Измерение температуры воды в реке поможет определить, в каком месте сбрасываются сточные воды и насколько они грязны, так как температура сточных вод всегда выше природных.

Для проведения эксперимента мы выбрали близ лежащий водоем. Выполнение работы было в разные времена года: летом и осенью. Измерением температуры я занимался в разное время суток: утром в 10 часов, днем в 14 часов, вечером в 18 часов. Другой вопрос, в каком месте ее измерять: у берега или на середине. 

Времена года

Утро 10 часов

День 14 часов



Вечер 18 часов



У берега

На середине

У берега

На середине

У берега

На середине

Лето

12С

8С

23С

20С

20С

17С

осень

6С

3С

8С

5С

5С

3С

Я сделал вывод: температура воды в реке не постоянна, она меняется  в течение суток и зависит от времени года.

Что же делать, чтобы получить данные о температуре рациональным образом? Измерения нужно сделать автоматическими. Для этого нужен прибор, который измеряет и « читает» температуру, прибор, передающий показания термометра, прибор, записывающий эти показания. Все эти приборы используют различные физические явления для своей работы: механические, тепловые, электромагнитные. Таким образом, была впервые измерена температура поверхности Луны и Венеры советскими автоматическими кораблями в 70-х годах. Для нас же такого устройства не существует, поэтому наш способ самый верный. В нашем государстве есть специальные службы наблюдения за состоянием окружающей среды. Например, при измерении температуры воздуха измеряется наземными станциями, шарами-зондами, самолетами, спутниками. По температуре участков поверхности можно судить о состоянии растительности, влажности, о загрязнении земной и морской поверхности.

Важным является и определение количества пыли в воздухе. Для этого существует различная сложная аппаратура. Мы это можем сделать довольно простым способом. Для этого я провел такой опыт:

Я взял  2 коробки для торта, положил на дно чистый листок бумаги и поставил их около дома с двух сторон: в ограде перед домом и за домом. Через 5 дней я забрал коробки и на чувствительных весах взвесил количество набравшейся пыли. 

Вес пыли перед домом

Вес пыли за домом









Такие данные представляют большой интерес для нас. Так как мы увидели, что больше пыли оказалось около дома, нам следует задуматься над тем как сделать, чтобы воздух стал чище, выяснить причины. Мы пришли к вывочто нужно посадить больше растений в ограде перед домом, которые будут очищать воздух, чаще поливать дорожки.                                                13



VII Заключение.

Если вести наблюдения за состоянием окружающей среды постоянно, то  это будет полезно и для нас и для познания в области физики. Итак, физика помогает наблюдать за природными явлениями, использовать их, защищать природу, а вместе с ней и нас тоже.