экоглогия конспектк

Уровни биологической организации

Экология – изучает взаимоотношений живых организмов с окружающей средой.

Предметом изучения экологии являются все от организма до экосистемы.

Организм - система, взаимодействующая с внешней средой. Все живые организмы обладают рядом признаков и свойств: 1.строение 2.Обмен веществ и энергии 3.Раздражимость 4.Размножение 5.Движение 6.Саморегуляция 7.Наследственность

Вид - экологическая единица.

Вид - совокупность особей, обладающих сходством, скрещивающихся

Целостность вида обусловлена связями между его особями. Особи разных видов различаются по числу и форме хромосом.

Популяция - группировки особей одного вида. Основная функция популяции – сохранение и воспроизведение вида в данных условиях.

Статистическими параметрами популяции являются численность и плотность популяций.

Динамическими параметрами является рождаемость и смертность, и скорость роста.

Экосистема - система живых и неживых компонентов, в которой совершается внешний и внутренний круговорот вещества и энергии.

Основные характеристики экосистемы - размер, устойчивость, процессы самовосстановление, самоочищения. Размер экосистемы – пространство, где происходит саморегуляция и самовосстановления. Микроэкосистемы – подушка лишайника; мезоэкосистемы – пруд, озеро, степь; макроэкосистемы – континент, океан; глобальная экосистема - биосфера Земли.

Самовосстановление экосистемы – возврат к состоянию динамического равновесия. Самоочищение – естественное разрушение загрязнителя. Способностью противостоять изменениям и сохранять равновесие – гомеостаз. Саморегулирование осуществляется по принципу обратной связи. Гомеостаз обеспечен множеством управляющих механизмов.

Категории организмов

Взаимоотношения между видами, образуют систему пищевых цепей, которые формируют пищевую структуру. Продуценты – организмы, способные синтезировать органическое из неорганического с использованием внешних источников энергии. Хемосинтез – образования бактериями органических веществ из СО₂ за счет энергии (аммиака, водорода). Консументы – для построения собственного тела должны потреблять органическое вещество. Консументы делятся на порядки. 1-го порядка – животные, питающие растениями 2-го порядка – хищники и паразиты растительных организмов.3 – 4-го порядка – сверхпаразиты. Редуценты – организмы, питающиеся разлагающимися организмами.

Правило пирамиды

В стабильных сообществах биомасса остается постоянной. Биомасса животных ~ 2% общей массы, пирамида биомассы. Биомасса 1 пищевого уровня – продуценты, 2- консументы 1, 3 - консументы 2. Известны три основных типа экологических пирамид:

1) пирамида чисел, численность организмов 2) пирамида биомассы 3) пирамида продукции или энергии. Пирамида продукции - законы расходования энергии в пищевых цепях.

Круговорот веществ

Выделяют два: Большой круговорот длится миллионы лет. Горные породы разрушаются, выветриваются и потоками вод сносятся в Мировой океан. Малый - питательные вещества почвы, воды, воздуха концентрируются в растениях, расходуются на создание их массы и жизненные процессы. Возвращающиеся веществ из неорганической обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии и химических реакций называется биогеохимическим циклом.

Любая система поддерживает свою жизнедеятельность за счет, в первую очередь энергии Солнца, во-вторых, способности улавливать и концентрировать энергию, а использовав – рассеивать в окружающую среду.

Законы функционирования экосистем.

Экосистемы существуют за счёт солнечной энергии. Перенос происходит по пищевой цепи. Экосистемы долго поддерживают устойчивое состояние, не страдая от истощения ресурсов.

Биосфера - самая крупная и стабильная экосистема. Пространство на поверхности земного шара. Состоит из атмосферы, гидросферы и литосферы. Биосфера включает все организмы и взаимодействует с неживой средой. Границы биосферы на высоте 15-20 км т.е. в гидросфере 11 км, в литосфере более 100 м, т. е. примерно 30 км. Гидросфера – водная оболочка, это Мировой океан, воды суши, подземные воды. Атмосфера относится к азотно-кислородному типу 78 % азота, 21 % кислорода. Защищает живые организмы от воздействия УФ излучения, предохраняет от метеоритов и космической пыли, отражает тепло. Литосфера – каменная оболочка. У нее два источника тепла от Солнца и от распада радиоактивных веществ. Выделяют 3 температурные зоны: Переменные определяется климатом местности. Суточные затухают на 1,5 м, а сезонные – на глубинах 20-30 м. На 20-40 м зона постоянной температуры. Нарастания температур.

Экологические факторы среды обитания. Окружающая среда – пища и вода, воздух, климат, субстрат, почва, растительные и животные организмы и всё другое. Различают две группы факторов. Абиотические – свойства неживой природы, влиять на живую. Биотические факторы – формы воздействия живых организмов друг на друга. Огромное значение отводится климату. Главные показатели: свет, температура и влажность. Организмы зависят от кислотности и солёности среды, воздушных и водных течений, содержания кислорода.

Законы воздействия абиотических факторов: Наличие определённых условий для жизни. Если даже одно условие не соответствует, то это условие, является ограничивающим фактором, приобретает решающее значение для жизни. Закон минимума - выносливость определяется самым слабым звеном в цепи. Недостаток или избыток тепла, света, вод. Закон толерантности - процветание может зависеть от минимума или максимума экологического воздействия. Разница-величина выносливости. Дополнения: 1)у организмов широкий диапазон одного фактора и узкий – в другом 2) широко распространены с широким диапазоном. 3) в период размножения обычно уже. Организмы с узкими пределами – стеноэковы. Другие же называются - эвриэками.

Биотические факторы. Взаимодействия между организмами

Ни один организм не существует изолированно. Он взаимодействует с другими. Организмы образуют определенные сообщества, приспособленные к совместному обитанию. Делятся на позитивные, негативные и нейтральные. Симбиоз - оба или один извлекает пользу. Различают: Кооперация - взаимовыгодное сожительство. Мутуализм - партнёр обязателен для существования. Комменсализм - один получает пользу, а другому это безразлично.

Антибиотические отношения - обе популяции или одна испытывают отрицательное влияние.

Хищничество - основной вид то саморегуляции. Естественный отбор. Паразитизм – использование как место обитания, источник питания. Конкуренция - форма отрицательных взаимоотношений между видами. Нейтрализм - форма при которой организмы не влияют друг на друга.

Антропогенное воздействие на биосферу.

Главнейшим видом негативного воздействия является загрязнение. Делятна 4 основные группы: Физические - температурные, энергетические, волновые и радиационные. Химические - увеличение количества химических компонентов в среде. Биологические делят на 3 типа загрязнения: Биотическое – случайное или связанное с деятельностью человека, проникновение чуждых им растений, животных. Микробиологическое. Загрязнение ГМ продукцией пыльца с ГМ растений переносится ветром на другие растения. Эстетическое нарушение (изменение природных форм).

Экологическое нормирование качества окружающей среды

В основе принцип установление допустимых воздействий человека и на природу. Подразделяются на: Санитарно-гигиенические (ПДК); ПДК – количество загрязнителя в почве, воздухе, воде которое не влияет на здоровье человека и его потомства. Максимально-разовая ПДК не должна вызывать рефлекторных реакций в организме. Среднесуточная ПДК не должна оказывать прямого или косвенного вредного влияния при неопределенно долгом воздействии. Нормативы ПДК для вредных веществ едины для всех. Радиационный - уровень, который не представляет опасности. Производственно-хозяйственные - для производства допустимый выброс вредных веществ; допустимый сброс вредных веществ; допустимое изъятие компонентов; норматив образования отходов производства и потребления. Допустимый выброс или сброс – максимальное количество загрязняющих веществ, которое разрешается выбрасывать предприятию. Комплексные показатели: допустимая антропогенная нагрузка на окружающую среду.

Защита атмосферы

Для атмосферы характерна высокая изменчивость, перемещением воздушных масс, вы­сокими скоростями, разнообразием протекающих в ней процессов. Загрязнением атмосферы считается введение в нее любого вещества в количестве, которое воздействует на качество и состав наружного воздуха. Меры по защите атмосферы. Экологизация технологических процессов – создание безотходных и малоотходных технологий. Существуют несколько направлений: 1)разработка способов и процессов, исключающие основное загрязнение; 2)переработка отходов в качестве вторичного сырья; 3)создание комплексов с замкнутой структурой. Очистка газовых выбросов от вредных примесей. Выбросы классифицируются – на организованные и неорганизованные, на нагретые и холодные. Организованный – выброс, поступающий в атмосферу через газоходы, воздуховоды, трубы. Неорганизованные поступающие в атмосферу в результате нарушения герметичности оборудования.

Механическая очистка газов

Гравитационное осаждение основано на силе тяжести при движении газа с малой скоростью. Процесс проводят в отстойных пылеосадительных камерах. Предназначено для крупных частиц диаметром более 50-100 мкм, степень очистки составляет 40-50%. Инерционное осаждение прямое движение частиц при изменении движения газа. Степень очистки в зависимости от крупности частиц составляет 20-70%. Центробежные методы очистки газов части аппарата вращаются в очистительной установке. Фильтрация - прохождении газа через различные фильтрующие материалы.

Физико-химические методы очистки выбросов газообразных веществ

Метод абсорбции – поглощение компонентов газообразной смеси абсорбентом - жидкостью.

Абсорбционная очистка – непрерывный, циклический процесс с регенерацией поглотительного раствора и его возвращением в начале цикла очистки. Хемосорбция - поглощении газов и паров твердыми и жидкими поглотителями. Адсорбции - улавливание газовых примесей поверхностью твердых тел, высокопористых материалов. Каталитического окисления - превращаются в другие соединения, т. е. трансформируют в безвредные соединения. Применяют металлы и их соединения (оксиды меди, марганца и др.). Термический - высокотемпературное дожигание.

Рассеивание пылегазовых выбросов в атмосферу.

При любом способе очистке, часть пыли и газов остается в воздухе. Рассеивание используют для снижения концентраций до уровня ПДК. Используют: трубы, вентиляционные устройства. Существенное влияние оказывает состояние атмосферы, расположение предприятий, характер местности и т. д. Горизонтальное перемещение определяется скоростью ветра, а вертикальное – распределением температур. При распределении над факелом выделяют 3 зоны загрязнения атмосферы: 1)Переброс факела выбросов - невысокое содержанием вредных веществ в приземном слое атмосферы. 2)Зона задымления с максимальным содержанием вредных веществ. 3) Зона постепенного снижения уровня загрязнения.

Устройство санитарно-защитных зон - отделяет территорию промышленной площадки от жилой застройки, зоны отдыха с обязательным обозначением границ специальными знаками.

Границей жилой застройки является линия, ограничивающая размещение жилых зданий и отстоящая от красной линии на расстоянии. Красная линия отделяет территорию улично-дорожной сети. При разработке СЗЗ учитываются: зона загрязнения; зона влияния выбросов предприятия; разрыв от источников производственных выбросов; санитарно-защитная зона.

Зона загрязнения территория загрязнения, в пределах которой слой атмосферы загрязнен вредными веществами. Разрыв от источников производственных выбросов - расстояние от источника выбросов, с уровнем допустимой концентрации вредных веществ. Под понятием СЗЗ имеется в виду часть зоны загрязнения производством и жилым зданием. СЗЗ предназначена для: обеспечения требуемых гигиенических норм , уменьшения отрицательного воздействия, транспортных коммуникаций; создания барьера между промышленной и жилой частью, организации дополнительных озелененных площадей с целью усиления фильтрации, а также повышения активности диффузии. В ССЗ не допускается размещение дачных участков, спортивных сооружений, парков, образовательных и детских учреждений, лечебного и оздоровительных. В ССЗ допускается: сельхозугодья для технических культур; предприятия с меньшим классом вредности. Различают 3 типа зон: Круговые, окруженных жилой застройкой; Секторные, при частичном; Трапециидальные, при отрыве предприятия от зоны. Архитектурно-планировочные мероприятия включают правильное взаимное размещение источников выброса в населенных пунктах с учетом направления ветра.

Охрана гидросферы

Сточные воды подразделяются на 3 категории: Производственные — использованные в технологическом процессе производства. Вода служит для охлаждения жидких и газообразных продуктов. Технологическая контактирует с продуктами и изделиями. Энергетическая вода потребляется для получения пара и нагревания оборудования, помещений, продуктов. Бытовые – сточные воды, образующиеся в процессе жизнедеятельности людей. Атмосферные - дождевые и талые воды. Механические способы очистки сточных вод: Процеживание Отстаивание Фильтрование

Физико-химические методы очистки сточных вод: Коагуляция – процесс укрупнения частиц в результате и объединения. Флотация - метод заключается в том, что при сближении поднимаются в воде пузырьки воздуха происходит процесс слипания. Различают следующие способы флотационной: С выделением воздуха из растворов.С механическим регулировкой воздуха. С подачей воздуха через пористые материалы. Электрофлотацию. Химическая флотация. Адсорбция - применяют для глубокой очистки сточных вод. Биохимические методы очистки для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод. Активный ил состоит из живых организмов и твердого субстрата. Живые организмы представлены скоплениями бактерий, простейшими червями, плесневыми грибами.

Очистка в природных условиях: Поля орошения специально подготовленные земельные. Достоинства: Снижаются затраты. Получение высоких урожаев с/х растений. Вовлекают малопродуктивные земли. Биологические пруды каскад прудов, состоящий из 3-5 ступеней, через которые с небольшой скоростью протекает сточная вода. Различают с естественной или искусственной аэрацией. С естественной аэрацией имеют небольшую глубину (0,5 – 1 м), хорошо прогреваются солнцем и заселены водными организмами. В зимнее время пруды не работают. Очистка в искусственных сооружениях - аэротенки и биофильтры. Аэротенками называются ж/б аэрируемые резервуары. Аэротенк – открытый бассейн, с принудительной аэрации. Биофильтры – это сооружения, в корпусе которых размещается кусковая насадка. Насадка состоит из: щебень, гравий, шлак, керамзит, керамические кольца, кубы и т.д.

Оборотное водоснабжение: Наиболее перспективный путь снижения потребления свежей воды – это создание оборотных и замкнутых систем водоснабжения. Они бывают: а) с охлаждением воды б)с очисткой воды в) с очисткой и охлаждением воды

В схеме (а) вода является теплоносителем и в процессе использования не загрязняется, а нагревается, перед повторным использованием ее охлаждают в прудах. В схеме (б) воду перед повторным использованием очищают. В схеме (в) воду очищают и охлаждают. Во всех случаях свежая вода добавляется лишь на восполнение потерь.

Водоохранные зоны один из видов экологических зон, создаваемых для предупреждения вредного воздействия на водные объекты. Ширина водоохраных зон; для рек, стариц и озер - от среднемноголетнего уреза воды в летний период; для водохранилищ - от уреза воды при нормальном уровне; для морей - от максимального уровня прилива; для болот - от их границы. Для болот в истоках рек зоны устанавливаются на прилегающих к ним территориях.

Минимальная ширина водоохранных зон рек устанавливается от 50 до 500 м в зависимости от их протяженности, для истоков рек - радиусом не менее 50 м. Минимальная ширина водоохранных зон для озер и водохранилищ принимается при площади акватории до 2 кв. км - 300 м, от 2 кв. км и более - 500 м. Те же принципы и для болот. Минимальная ширина прибрежных защитных полос устанавливается в зависимости от видов угодий и крутизны склонов территорий, прилегающих к водному объекту, и колеблется от 15 до 100 м. В городах и других поселениях при наличии ливневой канализации и набережной допускается границу прибрежных защитных полос совмещать с парапетом набережной. Положением в пределах водоохранных зон запрещено: проведение авиационно-химических работ; применение химических средств борьбы с вредителями, болезнями растений и сорняками; использование навозных стоков для удобрения почв; размещение складов ядохимикатов, минеральных удобрений и горюче-смазочных материалов; складирование навоза и мусора; заправка топливом, мойка и ремонт автомобилей; размещение дачных участков при ширине водоохранной зоны менее 100 м и крутизне склонов более 3 градусов; размещение стоянок; проведение рубок; проведение без согласования с бассейновыми и другими территориальными органами управления использованием и охраной водного фонда Министерства природных ресурсов РФ строительства и реконструкции зданий, сооружений, коммуникаций и других объектов, а также работ по добыче полезных ископаемых, землеройных и других работ. Так же запрещается: распашка земель; применение удобрений; складирование грунтов; выпас скота (кроме мест водопоя); установка палаточных городков: движение автомобилей и тракторов.Участки земель в пределах прибрежных защитных полос предоставляются для размещения объектов водоснабжения, рекреации, рыбного и охотничьего хозяйства, водозаборных, портовых и гидротехнических сооружений при наличии лицензий на водопользование.

Зоны охраны источников водоснабжения Источник водоснабжения должен удовлетворять следующим требованиям: получение необходимых количеств воды; обеспечивать бесперебойность снабжения; качество воды; подачи воды объекту с наименьшей затратой; отбор воды из него не нарушал сложившуюся экосистему. Источники воды подразделяются на 2 группы:1) реки и озера;2) подземные воды. Поверхностные источники содержат загрязняющие вещества зависимости от периода года. Подземные воды не содержат.

Классификация речных водоприемников. Водоприем может осуществляться из рек в их естественном состоянии. Условие приема воды из водохранилищ: наличие вблизи берегов глубин, применяют водоприемники берегового типа и располагают на склоне берега с приемом воды из русла реки. Если требуемая для приема воды глубина может быть найдена только на значительном расстоянии от берега, используются водоприемники руслового типа.

Зоны санитарной охраны. В целях охраны водных объектов, используемых для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, устанавливаются зоны санитарной охраны. Зона санитарной охраны - территория, на которой установлен специальный режим и проводятся мероприятия, направленные на охрану водных объектов. Зона санитарной охраны делится на три пояса: Первый (зона строгого режима) территория ограждается, охраняется. Здесь запрещено проживание и временное нахождение лиц, строительство. Второй пояс (зона ограничений). Запрещено строительство, уничтожение насаждений, проведение, использование земельных участков и водоемов для сельскохозяйственных нужд, мероприятия. Третий пояс (зона наблюдений) органы санитарного надзора производят специальный учет инфекционных заболеваний, которые могут распространяться через водопровод и проводят обследование каждого отдельного случая таких заболеваний. Водоохранная зона питьевого водоснабжения является особо охраняемой территорией. Для организации зоны санитарной охраны должен быть разработан ее проект, в который включается: 1) определение границ зоны и составляющих ее поясов; 2) план мероприятий по улучшению состояния территории ЗСО; 3) правила и режим хозяйственного использования территории ЗСО.В пределах иной зоны не ЗСО должны быть обеспечены ряд оздоровительных мероприятий, ряд ограничений хозяйственной деятельности.

Зона санитарной охраны для подземных источников делится на два пояса.

Первый - территория, на которой располагаются водосборные колодцы или скважины. Устанавливаются с учетом характера рельефа местности и направления грунтового потока. Размер территории первого пояса определяют, исходя из необходимости, иметь для приема грунтовых вод вокруг артезианской скважины площадь порядка 0,25 га и вокруг колодцев площадь около 0,7 - 1 га. Второй (зона ограничений) территория, для которой вводятся определенные ограничения ее использования. Не допускаются какие-либо работы, связанные с нарушением пород перекрывающих используемые водоносные пласты. На территории второго пояса должны проводиться такие мероприятия: реконструкция скважин; благоустройство населенных мест. Границы первого пояса зоны поверхностного источника водоснабжения – вверх по течению не менее 200 м, вниз не менее 100 м от водозабора.

Зона санитарной охраны для поверхностных источников

Границы первого пояса зоны поверхностного источника водоснабжения – вверх по течению не менее 500 м, вниз не менее 100 м, от водозабора. Для водоемов по акватории во всех направлениях не менее 100 м. Границы второго пояса – в зависимости от скорости течения, от ширины и длины водотока – вниз по течению не менее 50 м и в зависимости от рельефа боковые границы не менее 500 м. Для водоемов границы устанавливают по акватории во всех направлениях на расстоянии 3 км. Подземные источники границы первого пояса - 30 м, при использовании защищенных подземных вод, незащищенных - 50 м. К защищенным водам относятся воды, имеющие сплошную водонапорную кровлю.

Округ санитарной (горно-санитарной) охраны - особо охраняемая территория, на которой устанавливается особый режим хозяйствования. Выделяются до трех зон.В первой зоне устанавливается строгий охранительный режим. Здесь запрещается проживание и все виды хозяйственной деятельности. На территории второй зоны запрещается размещение объектов и сооружений, не связанных со сферой курортного лечения и отдыха. На третьей зоне вводятся ограничения на размещение промышленных и сельскохозяйственных организаций и сооружений.

Охрана литосферы

Наиболее распространенные виды деградации почв составляет: водная эрозия –56%, ветровая эрозия – 28%, химическая деградация – 12%, физическая – 1%. Физическая деградация почв выражается, прежде всего, в ее активном переувлажнении, в разрушении микроструктуры. Химическим загрязнением почв являются отходы с/х производства и переработки с/х продукции, нефти и газа, предприятий, выбросы автотранспорта и т.д.

Мероприятия по охране литосферы

К основным мероприятиям по охране литосферы относятся: защита почв от ветровой и водной эрозии; Для борьбы с эрозией используют такие мероприятия как, агротехнические- контурная система выращивания с/х культур, гидротехнические (каскадные пруды), лесомелиоративные. Мелиоративные мероприятия (борьба с заболачиванием, засолением почв и др.) например: понижение уровня грунтовых вод, спрямление русла реки для защиты от затопления; предотвращение необоснованного изъятия земель из с/х оборота; рекультивация нарушенного почвенного слоя; защита почв от загрязнения; Основным источником загрязнения почвенного слоя являются твердые отходы. ТБО – это твердые отбросы, неутилизуемые в быту. В состав ТБО входят: мусор от жилых зданий, дворовый и уличный смет и т. д. Отходы производства (промышленные) – остатки сырья, материалов полуфабрикатов. Для минимизации воздействия отходов ставятся следующие задачи: Снижение количества отходов уже в процессе производства продукции; Уменьшение отходов за счет их сортировки при сборе; Широкое вторичное использование материалов, полученных из отходов; Удаление остающихся после переработки отходов с минимально возмож­ным риском для окружающей среды и здоровья человека.

Утилизация ТБО.

Складирование отходы подвергаются захоронению на специально оборудованном полигоне, обеспечивающем защиту от загрязнения воздуха, воды, почвы. Оптимальными условиями строительства полигонов является: а)Наличие свободного участка с основанием на водоупорных грунтах; б)Расположение уровня грунтовых вод ниже 3 м от поверхности площадки; в)Обеспечение грунтом или инертными отходами для изоляции ТБО; г)Получение разрешения на высоту складирования ТБО свыше 20 м. д) Размещение на расстоянии до 15 км от центра сбора ТБО. Срок полного обезвреживания отходов 50-100 лет.

Сжигание. Отходы сжигаются в специальных печах с последующей трехступенчатой очисткой газов. Оптимальными условиями строительства завода по сжиганию ТБО это: а) Обеспечение гарантированными и круглосуточными потребителями тепловой энергии; б) Размещение завода в пределах промзоны и радиуса до 7 км от центра сбора ТБО и до 0,5 км от врезки в существующий теплопровод; в) Наличие шлакоотвала или потребителя шлака в качестве вторичного сырья не далее 10 км от завода; г) Численность обслуживаемого населения более 350 тыс. человек.

Компостирование. Это биотермическое обезвреживание отходов с получением компоста и выделением металлов. Оптимальными условиями строительства завода по механизированной переработке ТБО в компост является: а) Наличие гарантированных потребителей компоста в радиусе 20 км; б) Размещение завода у границы города на расстоянии до 15 км от центра сбора; в) Численность обслуживаемого населения более 350 тыс. человек.

Утилизация промышленных твердых отходов. Для захоронения отходов промышленности целесообразно использовать резервуары в геологических формациях: гранит, вулканические породы, туфы. При размещении отходов необходимо соблюдать ряд определенных условий и ограничений: 1. Водонепроницаемость толщ и наличие над и под ними обильных водоносных толщ; 2. Полное исключение возникновения деформаций, способных сделать толщу водопроводящей 3. Размещение вдали от населенных пунктов, территорий возможных появлений наводнений, селей, прорыва дамб и плотин 4. Наличие способов и средств, позволяющих при необходимости оперативно и с полной гарантией навечно перекрыть выработки, через которые отходы будут подаваться в выработанные пространства. Подземное захоронение подразделяются на: Неглубокие - в зоне аэрации и активного водообмена; Среднеглубокие - ниже зоны активного водообмена; Глубокие — на глубине свыше 2000 м.