Шпаргалка по "Экологии"

Вопрос 7. Сравните основные свойства живого и неживого вещества. Каково значение живого вещества для планеты Земля?

К основным свойствам  живого можно отнести:

1. Химический состав. Живые  существа состоят из тех же  химических элементов, что и  неживые, но в организмах есть  молекулы веществ, характерных  только для живого (нуклеиновые  кислоты, белки, липиды).

2. Дискретность и целостность.  Любая биологическая система (клетка, организм, вид и т.д.) состоит из отдельных частей, т.е. дискретна. Взаимодействие этих частей образует целостную систему (например, в состав организма входят отдельные органы, связанные структурно и функционально в единое целое).

3. Структурная организация.  Живые системы способны создавать  порядок из хаотичного движения  молекул, образуя определенные  структуры. Для живого характерна  упорядоченность в пространстве  и времени. Это комплекс сложных  саморегулирующихся процессов обмена  веществ, протекающих в строго  определенном порядке, направленном  на поддержание постоянства внутренней  среды — гомеостаза.

4. Обмен веществ и энергии.  Живые организмы — открытые  системы, совершающие постоянный  обмен веществом и энергией  с окружающей средой. При изменении  условий среды происходит саморегуляция жизненных процессов по принципу обратной связи, направленная на восстановление постоянства внутренней среды — гомеостаза. Например, продукты жизнедеятельности могут оказывать сильное и строго специфическое тормозящее воздействие на те ферменты, которые составили начальное звено в длинной цепи реакций.

5. Самовоспроизведение. Самообновление. Время существования любой биологической  системы ограничено. Для поддержания  жизни происходит процесс самовоспроизведения,  связанный с образованием новых  молекул и структур, несущих генетическую  информацию, находящуюся в молекулах  ДНК.

6. Наследственность. Молекула  ДНК способна хранить, передавать  наследственную информацию, благодаря  матричному принципу репликации, обеспечивая материальную преемственность  между поколениями.

7. Изменчивость. При передаче  наследственной информации иногда  возникают различные отклонения, приводящие к изменению признаков  и свойств у потомков. Если  эти изменения благоприятствуют  жизни, они могут закрепиться  отбором.

8. Рост и развитие. Организмы  наследуют определенную генетическую  информацию о возможности развития  тех или иных признаков. Реализация  информации происходит во время  индивидуального развития — онтогенеза. На определенном этапе онтогенеза  осуществляется рост организма,  связанный с репродукцией молекул,  клеток и других биологических  структур. Рост сопровождается развитием.

9. Раздражимость и движение. Все живое избирательно реагирует  на внешние воздействия специфическими  реакциями благодаря свойству  раздражимости. Организмы отвечают  на воздействие движением. Проявление  формы движения зависит от  структуры организма.

Отличие живого от неживого

Есть несколько фундаментальных  отличий в вещественном, структурном  и функциональном планах. В вещественном плане в состав живого обязательно  входят высокоупорядоченные макромолекулярные  органические соединения, называемые биополимерами, - белки и нуклеиновые  кислоты (ДНК и РНК). В структурном  плане живое отличается от неживого клеточным строением. В функциональном плане для живых тел характерно воспроизводство самих себя. Устойчивость и воспроизведение есть и в неживых системах. Но в живых телах имеет место процесс самовоспроизведения. Не что-то воспроизводит их, а они сами. Это принципиально новый момент.

Также живые тела отличаются от неживых наличием обмена веществ, способностью к росту и развитию, активной регуляцией своего состава  и функций, способностью к движению, раздражимостью, приспособленностью к  среде и т.д. Неотъемлемым свойством  живого является деятельность, активность. «Все живые существа должны или действовать, или погибнуть. Мышь должна находиться в постоянном движении, птица летать, рыба плавать и даже растение должно расти».

Вопрос 37. Раскройте понятие "техногенез".

Техногенез – (от греч. techne — искусство, мастерство и genesis — возникновение, происхождение), процесс изменения природных комплексов и биогеоценозов под воздействием производственной деятельности человека (ГОСТ 17.5.1.01.-83). Заключается в преобразовании биосферы, вызываемом совокупностью геохимических процессов, связанных с технической и технологической деятельностью людей по извлечению из окружающей среды, концентрации и перегруппировке целого ряда химических элементов, их минеральных и органических соединений.

В 30-х годах академик А.Е.Ферсман определил техногенез как "совокупность" геохимических и минералогических процессов, вызываемых технической (инженерной, горно-технической, химической, сельскохозяйственной) деятельностью человека. Позднее более широкое определение предложил Р.К.Баландин: "Техногенез — обусловленный деятельностью человека процесс перестройки биосферы, земной коры и околоземного Космоса". Этот же автор ввел в обиход термин техносфера - область проявления техногенеза; совокупность техногенного вещества. Техновещество понимается не в узком смысле (машины, механизмы), а как совокупность всех предметов, созданных или измененных человеком.

"Техногенный" означает сделанный мастером, т.е. искусственный, противоположный естественному. В археолите и в начале палеолита техносфера была представлена точечными ареалами, в эпоху древних цивилизаций приобрела очаговый характер, а ныне имеет глобальные масштабы и вышла за пределы верхней и нижней границ биосферы. Различия в степени техногенной измененности вещества велики. Иногда в субстанции вообще нет никакой трансформации. Деревянный брус, если он не покрашен и не пропитан антисептиками, неотличим от мертвого дерева, поваленного бурей. Мраморная статуя по составу ничем не отличается от глыбы, послужившей материалом для скульптора. В таких случаях рукой мастера изменена только форма. Не имеют природных аналогов синтезированные материалы, взрывчатые вещества, многие пестициды.

До становления металлургии  металлы в свободном состоянии  не встречались (кроме драгоценных, висмута, ртути и метеорного железа). Искусственные строительные материалы — результат техногенного термометаморфизма (кирпич), диагенеза (бетон) и пирогенеза (стекло). В этих случаях можно говорить о техногенных горных породах. Усложнение технических устройств выражается последовательностью ручное орудие—машина—автоматическая линия—ЭВМ. Шестое поколение компьютеров наделяется искусственным интеллектом с такими способностями, как распознавание образов, аргументация и обучение.

В будущем прогнозируется конструирование киборгов с прямым взаимодействием мозга и компьютера, а в конце XXI в., как считает  английский писатель-фантаст Артур  Кларк, будет создан универсальный  информационный банк ("мировой мозг").

Вопрос 67. Какие природные ресурсы экономятся при сокращении бытовых отходов?

Важной проблемой является переработка, использование и сбыт промышленных и бытовых отходов. Большое народно- хозяйственное  значение имеет переработка и  утилизация промышленных отходов угольных ТЭС, которые благодаря их качеству востребованы в разных отраслях, в  том числе на всех рынках бетона – магистрали, аэропорты, строительство  зданий, мостов, туннелей и т.д. При  этом экономятся природные ресурсы  – гравий, песок, природный гипс и др. Промышленные отходы угольных ТЭС появляются в результате превращения  угля в электричество. Минеральные  компоненты угля после его сжигания являются сырьем, а состав и количество сырья зависит от географии угольных бассейнов, содержания серы, технологии сжигания и т.д.

Однако до сих пор в  России существует практика переноса в тарифы эксплуатационных расходов по содержанию золоотходов, плата за хранение золоотходов, инвестиции на строительство и реконструкции золоотвалов. Поэтому назрела необходимость в создании в РФ ассоциации по использованию промышленных золоотходов угольных ТЭС, которая помимо  научно – технической и консалтинговой помощи могла бы способствовать предприятиям малого и среднего бизнеса и координировать их деятельность.

Неизбежное сокращение природных  ресурсов ограничивает использование  и увеличивает важность рециклинга продуктов. Минеральные продукты, производимые при сжигании угля, могут превращаться в ценные товары. Создается взаимосвязь между производством энергии и тепла и промышленными отходами, превращенными в новый продукт.

Задача промышленно –  экологических исследований состоит  в интеграции методов экологического мониторинга и химии окружающей среды, создании  «более чистого  производства», включающего, главным  образом, технологические аспекты, предотвращении загрязнения и рационального использования ресурсов, чтобы в конечном итоге минимизировать отрицательное воздействие промышленного производства на окружающую среду, а так же в разработке технологического процесса превращения утилизируемых промышленных отходов угольных ТЭС в новый радиационнобезопасный  и экономичный минеральный продукт для использования в композиционных материалах разного назначения.    

В Баварии, во всех более  или менее крупных городах  действуют 16 мусоросжигательных заводов, подведомственных департаменту охраны окружающей среды. Работают на них около тысячи специалистов.

Департамент заменяет несколько  организаций, которые у нас занимаются охраной окружающей среды, таких  как управление экологии, Ростехнадзор, Роспотребнадзор, гидрометеослужба. Более того, ведутся научные изыскания, разрабатываются новые технологии утилизации и дальнейшего использования отходов.

Конечно, в Германии с  её законопослушным населением сортировать  отходы привыкли еще в квартирах. В специальные контейнеры выносятся  пищевые отходы, которые используются для приготовления компостов. Стекло, металлы собираются отдельно, а горючий  мусор, в том числе строительные отходы, сжигаются для получения  тепла и электроэнергии. Однако специалисты  сетуют, что пока еще трудно приучить жителей сортировать пластик  на биоразлагаемый, который идёт в компосты, и традиционный, который сжигается. Есть и другая проблема — из-за удалённости заводов от городов коэффициент полезного действия по тепловой энергии составляет всего 15 процентов, хотя в столице Голландии Амстердаме завод, расположенный в черте города, обеспечивает коэффициент уже в 35 процентов. Чтобы при этом не выделялись диоксины, температуру сжигания канцерогенного мусора доводят до 800 градусов и выше. В результате выбросы вредных веществ в атмосферу сократились в тысячу раз.

В департаменте освоили и  утилизацию светодиодных ламп, которые  выделяют в 20 раз (!) больше опасных для  человека веществ, чем обычные лампы  накаливания. Использовать их в непроветриваемых помещениях недопустимо. Создан также  отдел, где разрабатывается технология утилизации солнечных панелей, отслуживших  свой срок, исследуется вредное воздействие на человека наночастиц.

Успешно решается проблема использования сельскохозяйственных отходов: треть всех биогазовых установок  Германии находится в Баварии. Одна из них действует в городе Швандорфе, рядом с компанией «Хорш», строящей, как известно, свой завод в Чаплыгинском районе. Интересно, что на автобанах, на придорожных шумозащитных щитах, установленных наклонно, смонтированы солнечные панели, то есть электроэнергия вырабатывается прямо на трассе. Не случайно в округе Аугсбург из возобновляемых источников этим летом вырабатывалось столько электроэнергии, что пришлось временно ограничить её приём в распределительные сети: возникла проблема перетока из Баварии в другие федеральные земли.

Общая же мощность биогазовых установок по выработке электроэнергии достигла 2,8 мегаватта, что равноценно двум АЭС. Кроме того, на полусотне  установок получают чистый биометан, который поступает в газовые сети, ещё столько же таких установок строятся.

Немецкий центр исследований биомассы в Лейпциге разработал схемы  использования отходов животноводства в смеси с биомассой для  Калужской, Нижегородской, Орловской  областей, Республики Татарстан в  рамках программы «Инициатива по защите климата» и научно-исследовательского проекта «Кооперация регионов по биоэнергетике в Российской Федерации». Специалисты считают, что в Калужской области можно построить около сорока установок, которые позволят вырабатывать электроэнергии в шестьдесят раз больше, чем потребляют сельхозпредприятия сегодня.

Учёные из Московского  агроинженерного университета совместно с коллегами из Липецка на основе математического моделирования подсчитали, что использование одного миллиона тонн соломы в качестве топливных гранул, на что потребуется шесть миллиардов рублей инвестиций, увеличит прибыльность зернового производства более чем в два раза, а вложения окупятся через пять лет. Но солома может использоваться и для выпуска биоэтанола.

В Германии, кстати, кроме  наращивания мощностей по производству альтернативной энергии, научились  и рационально ее расходовать. Во всех отелях в коридорах темно, но стоит войти в них человеку, автоматически включается свет. В  мюнхенском метро, пока не ступила нога человека, эскалаторы стоят. Автомашины марки «Мерседес» оборудованы автоматикой, которая выключает двигатель  при остановке перед красным  сигналом светофора и включает при  зелёном свете. Так экономится топливо, сокращаются выбросы в атмосферу. Вот примеры рационального подхода к экологическим проблемам.

Немцы готовят и специалистов в области охраны окружающей среды  и экологии, переработки отходов  зернового, свеклосахарного производства, древесины, птичьего помёта. Вместо традиционного  полиэтилена, на долю которого приходится до 70 процентов мусора, производят разлагающиеся  в короткий срок биоматериалы для упаковок.