Гидросфера (слово от греч. hydor – вода и sphaira – шар) – это водная оболочка Земли.

Строение и состав гидросферы.

Популяция. Модель ограниченного роста численности популяции.

Пути сокращения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Строение и состав гидросферы Земли.

Гидросфера (слово от греч. hydor – вода и sphaira – шар) – это водная оболочка Земли.

Гидросфера состоит из всех природных вод на поверхности земли и вблизи неё. Земля – единственная планета Солнечной системы, на поверхности которой вода может находиться в жидком состоянии. Масса гидросферы меньше чем 0, 03% от массы всей Земли, объем гидросферы – 1370,3 млн. км³.
Гидросфера-это совокупность всех вод Земли: материковых (подземных, почвенных, поверхностных), океанических и атмосферных. Вода является не только средой, в которой развивается жизнь, но и тем продуктом из которого созданы живые организмы. Первоначально все воды могли носить кислый характер. Не смотря на многообразие видов природных вод и их агрегатное состояние, гидросфера едина, так как все ее части связаны потоками океанических, морских и озерных течений, русловым, поверхностным и подземным стоком, атмосферным переносом.

Состав гидросферы:

1)океаны и моря(96,5%)

2)подземные воды(1,7%)

3)ледники, постоянные снега и подземные льды (1,7%)

4)вода рек, болот и пресных озер(0,01%)
Почти на 98% гидросфера состоит из соленой воды морей и океанов, а они покрывают 70,8% земной поверхности. Около 4% припадает наречные, подземные и озерные воды, материковые льды, а так же немного воды содержится в минералах и органической природе.

Четыре океана (Тихий – самый большой и самый глубокий, занимает почти половину земной поверхности, Индийский, Атлантический, и Северный Ледовитый), которые вместе с морями образуют единую акваторию – Мировой океан.

Мировой океан является главной частью гидросферы и представляет собой непрерывную водную оболочку, окружающую все материки. Он занимает 2\3 земной поверхности.
Морская вода – это особый вид природных вод, потому что она является соленой. Помимо, воды и кислорода, обнаружены около 81 химического элемента из 92. В 1 км 2 находится около 40 тонн соли. Это определяет соленость воды. Средняя соленость МО = 35 промил. , то есть 35 г на 1 литр воды.

Мировой круговорот воды:

1) большой (соединяет атмосферу, гидросферу, литосферу и населяющие Землю организмы в единую целую географическую оболочку)

2) малый (охватывает гидросферу и атмосферу). Составными частями гидросферы являются мировой океан и подземные и поверхностные воды суши.

В жизни Земли вода играет исключительно важную роль. Действие воды и ветра видоизменяет поверхность планеты, способствуя разрушению гор­ных массивов и плоскогорий и, в то же время, формируя толщи осадочных пород на дне морей и океанов.

Вода играет первостепенную роль в жизни растений, животных и челове­ка. Она участвует в большинстве биохимических процессов и является сре­дой, в которой протекают химические и биохимические реакции, обеспечи­вающие жизнедеятельность любого организма. Тело взрослого человека со­держит до 70% воды (~25% внутриклеточная вода, ~45% внеклеточная вода), причем для поддержания и обновления ее запасов ему требуется не менее 2—3 л воды в сутки. Фактически городской житель расходует на бытовые нужды в 100-200 раз больше. Ни одна отрасль современной эконо­мики не обходится без воды: она используется как технологическое сырье, теплоноситель, охладитель, моющее средство, рабочее тело в гидравличес­ких устройствах. Потребление воды человечеством непрерывно растет и за­дача водообеспечения, в связи с возрастанием населения планеты, стала одной из основных проблем человечества.

Таким образом, вода, как элемент глобальной экосистемы, выполняет четыре очень важные функции:

1) вода является основной составной частью всех живых организмов и растений (так тело человека на 70% состоит из воды, а некоторые организмы, такие как медуза или огурец - на 98-99%);

2) с участием воды происходят многочисленные процессы в экосистемах (например, обмен веществ, тепла);

3) воды Мирового океана – основной климатообразующий фактор, главный аккумулятор солнечной энергии ;

4) вода – один из наиболее важных видов минерального сырья, основной природный ресурс, который потребляется человечеством .

 

Популяция. Модель ограниченного роста численности популяции.

 

Популяция - это совокупность особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно заселяющих общую территорию Основные характеристики популяции: численность, плотность, рождаемость, смертность, темп роста и др. Кроме того, популяции имеют определенную структуру: возрастную (соотношение особей разного возраста), сексуальную(соотношение полов), пространственную (колонии, семьи, стаи и пр.). Так возрастная структура популяции является важной характеристикой влияющей на рождаемость и смертность. Соотношение разных возрастных групп в популяции определяет ее способность к размножению в данный момент, причем обычно в быстро растущих популяциях значительную долю составляют молодые особи. Соотношение молодых особей у промысловых птиц и пушных зверей к численности всей популяции определяет во время охотничьего сезона размер допустимых квот на отстрел или отлов. Соотношение полов также имеет практическое значение (стада домашних животных, когда без ущерба динамики численности популяции можно изъять определенное количество особей того или иного вида)

 

Впервые системный фактор, ограничивающий рост популяции, описал Ферхюльст . Базовой моделью, описывающей ограниченный рост, является модель Ферхюльста (1848):

(2)

Параметр K носит название "емкости популяции", выражается в единицах численности (или концентрации) и носит системный характер, то есть определяется целым рядом различных обстоятельств, среди них - ограничения на количество субстрата для микроорганизмов, доступного объема для популяции клеток ткани, пищевой базы или убежищ для высших животных. График зависимости правой части уравнения (2) от численности x и численности популяции от времени представлены на рис. 1 (а и б).

Рис. 1. Ограниченный рост. Зависимость величины скорости роста от численности (а) и численности от времени (б) для логистического уравнения.

Изучение дискретного аналога уравнения (2) во второй половине 20 века выявило совершенно новые и замечательные его свойства [Ризниченко Г. Ю.,Рубин А. Б. Математические модели биологических продукционных процессов; Murray J. D. Mathematical Biology]. Рассмотрим численность популяции в последовательные моменты времени, что соответствует реальной процедуре пересчета особей (или клеток) в популяции. Зависимость численности на временном шаге номер n+1 от численности предыдущем шаге n можно записать в виде:

xn+1 = rxn (1 - xn)

(3)

Поведение во времени переменной x_n в зависимости от величины параметра r может носить характер не только ограниченного роста, как было для непрерывной модели (2), но также быть колебательным или квазистохастическим, как это изображено на рис. 2 слева. Сверху вниз значение параметра собственной скорости роста r увеличивается. Кривые, представляющие вид зависимости значения численности в данный момент времени (t+1) от значений численности в предыдущий момент времени t представлены на рис. 2 слева, эта скорость нарастает при малых численностях, и убывает, а затем обращается в нуль при больших численностях. Динамический тип кривой роста популяции зависит от того, насколько быстро происходит рост при малых численностях, т.е. определяется производной (тангенсом угла наклона этой кривой) в нуле, который определяется коэффициентом r:

· Для небольших r (r < 3) численность популяции стремится к устойчивому равновесию;

· Когда график слева становится более крутым, устойчивое равновесие переходит в устойчивые циклы. По мере увеличения численности длина цикла растет, и значения численности повторяются через 2, 4, 8,..., 2n поколений;

· При величине параметра r > 2,570 происходит хаотизация решений. При достаточно больших r динамика численности демонстрирует хаотические всплески (вспышки численности насекомых). Уравнения такого типа описывают динамику численности сезонно размножающихся насекомых с неперекрывающимися поколениями.

Рис. 2. Вид функции зависимости численности на последующем шаге от численности на предыдущем шаге (а) и поведение численности во времени (б) при разных значениях параметра r для дискретной модели логистического роста (3): 1– ограниченный рост; 2 – колебания; 3 – хаос.

Дискретное описание оказалось продуктивным для систем самой различной природы. Аппарат представления динамического поведения системы на плоскости в координатах [x_t, x_t+T] позволяет определить, является наблюдаемая система колебательной или квазистохастической. Например, представление данных электрокардиограммы позволило установить, что сокращения человеческого сердца в норме носят нерегулярный характер, а в период приступов стенокардии или в предынфарктном состоянии ритм сокращения сердца становится строго регулярным. Такое "ужесточение" режима является защитной реакцией организма в стрессовой ситуации и свидетельствует об угрозе жизни системы.

 

 

Пути сокращения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

 

В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух окиси азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.

Для правильной работы атмосферы, ее функционирования необходимо найти такие пути, которые помогли бы снизить количество выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ. Такие пути существуют, но их не всегда применяют. Эти пути смогут снизить количество выбросов в атмосферу. Сейчас я перечислю пути, которые смогли бы снизить количество выбрасываемых вредных веществ в атмосферу.

Пути снижения:

1. Совершенствование технологических процессов, внедрение ресурсосберегающих технологий, новых материалов.

2. Применение природного газа в качестве топлива на котельных. В настоящее время подготовлена ПСД по переводу котельных МПО ЖКХ в Красных Баках на газовое топливо. Проложен газопровод на ООО «Метоксил» с целью подключения котельной.

3. Внедрение систем доочистки газов (циклоны, пылегазоулавливающие установки и т. д.). Деревообрабатывающее оборудование на предприятиях ОАО «Ударник», АОЗТ ЛПХ «Шеманихинский», ПП Краснобаковский ЛПХ, ЗАО «Агролес» и некоторых других оборудовано циклонами для улавливания пыли, на асфальтовом заводе ДРСП смонтирована установка очистки газов.

4. Использование неэтилированного бензина, газа в двигателях внутреннего сгорания. На территории Нижегородской области запрещена реализация этилированного бензина.

 

 

Список используемой литературы:

ü Болбас М.М. Основы промышленной экологии.

ü Власов П. П., Орлова М. В., Маркова Т. И. Экология

ü Экология. Природа - Человек - Техника: Учебник для вузов. // Акимова Т. А., Кузьмин A. П., Хаскин В. В. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001.

ü Основы общей экологии. Учебник. Воронков Н.А. М.: "Агар", 2007, - 218

ü
Базыкин А.Д. Нелинейная динамика взаимодействующих популяций. М-Ижевск, 2003

ü Бигон М., Харпер Дж., Таусенд К. Экология. Особи, популяции и сообщества. М., 1989

ü Джефферс Д. Введение в системный анализ: применение в экологии. М., 1981

ü http://www.greenpeace.org/russia/ru Гринпис России.