ббб. Практикум по экологии Автор Преподаватель гбоу спо сергиевский губернский техникум
 Скачать 1.92 Mb.
|
|
Изучение демографических показателей Цель: Научиться собирать данные о продолжительности жизни, смертности и рождаемости людей; строить с использованием этих данных кривые выживаемости для разных периодов; объяснять на основе графиков, как изменилась продолжительность жизни (за последние 80-100 лет) и как это повлияло на рост населения. Материалы и оборудование: калькулятор, ручка, тетрадь, рулон бумажной ленты, карандаш, ножницы, миллиметровая бумага, линейка. Теоретическое введение Современный этап развития человечества характеризуется ускоренным ростом народонаселения. Рост населения Земли приобрел стремительные темпы и получил название демографического взрыва. В настоящее время на планете каждую минуту рождаются примерно 180 человек, каждую секунду рождается 21 и умирают 19 человек. Таким образом, население Земли увеличивается на 2 человека в секунду, на 250 тысяч ежедневно. За год прирост составляет приблизительно 80 млн., причем он практически весь приходится на развивающие страны. Так, темпы роста населения Кении (Восточная Африка) – около 4 % в год – более высокие, чем в любой другой стране мира. В то же время самые крупные страны - США, Россия характеризуются уменьшением годового прироста до 0,5 % и этот показатель продолжает падать, а в Европе он близок к нулевому. В наше время удвоение численности людей на планете происходит за 35 лет, а производство пищи растет на 2,3 % в год и удваивается за 30 лет. Демографы обычно пользуются общими коэффициентами рождаемости и смертности. Общий коэффициент рождаемости отражает число живорожденных детей на 1000 жителей за год к середине данного года (к 1 июля). Общий коэффициент смертности – число смертей за год на 1000 жителей к середине данного года. В России коэффициент смертности с начала 90-х годов превышал коэффициент рождаемости. Этот феномен получил название «Российского креста». Практическая часть Рост народонаселения и суммарный коэффициент рождаемости. I. Работа выполняется парами. Отрезки бумажной ленты будут соответствовать ступеням половозрастной пирамиды. Пусть отрезок длиной 1(2) см соответствует 1000 человек. Условимся, что в каждой возрастной группе одинаковое количество мужчин и женщин. Отложите по вертикальной оси возрастную шкалу. Для этого наклейте вертикально полоску ленты. Разметьте на ней возрастные интервалы по 10 лет. Их длина должна соответствовать ширине ленты. Возраст увеличивается снизу вверх: 0-9 лет и т.д. до 90-100 лет. Предположим, что две популяции А и Б, включающие каждая 5000 человек возрастом 0-9 лет, 4000 от 10 до19 лет и 3000 от 20 до 29 лет, заселяют две недавно открытые и пригодные для жизни планеты. С помощью бумажной ленты представьте состав обеих популяций справа и слева от возрастной шкалы. Вам нужно построить кривую роста популяций, учитывая рождение детей, увеличение возраста, смерть от старости. Для этого составьте для каждой популяции следующую таблицу 7-1. Таблица 7-1 Демографические показатели
II. Предположим, что в каждой популяции продолжительность жизни составляет 60 лет. В популяции А суммарный коэффициент рождаемости составляет 4, а в популяции Б - 2. Допустим, что воспроизведение происходит в возрастной группе 20-29 лет. Передвигайте все полоски бумажной ленты на одно деление (интервал в 10 лет) вверх, добавляя снизу новую полоску, обозначающую новорожденных. Имейте в виду, что их число равняется половине количества людей с возрастом 20-29 лет (число женщин, способных к деторождению), умноженной на коэффициент рождаемости. Когда полоски пересекают отметку средней продолжительности жизни, их убирают (люди старше 60 лет умирают). Для каждого 10-летнего интервала занесите соответствующие данные и таблицу. Не забывайте удалять самые верхние полоски (пересекающие линию 60 лет). Сделайте записи для девяти интервалов (периода 90 лет). При построении графика откладывайте по оси абсцисс годы, а по оси ординат - численность людей. Обе кривые представьте на одном графике. Ответьте на следующие вопросы: 1) Сравните рост численности двух популяций. А. Прекратится ли когда-нибудь рост популяции А? Через какое время ее численность удвоится? Б. Удвоится ли численность популяции Б? В. Как влияет суммарный коэффициент рождаемости на рост населения? 2) Сравните половозрастные границы двух популяций. А. Какова форма пирамиды и кривой роста популяции А? Б. Какова форма пирамиды и кривой роста популяции Б? Сравните эти половозрастные пирамиды с ситуацией в развитых и развивающихся странах. Рост населения и продолжительность жизни. Повторите работу, добавив полоски еще для трех возрастных групп, чтобы показать увеличение продолжительности жизни до 90 лет. Заполните таблицу и представьте данные графически. Как повлияет на рост двух популяций увеличение пострепродуктивной продолжительности жизни? Будет ли популяция А расти намного быстрее? Будет ли непрерывно расти популяция Б? За счет чего главным образом растет население (увеличение продолжительности жизни или коэффициента рождаемости)? Сделайте общий вывод по работе. Контрольные вопросы Как влияют на численность населения коэффициенты рождаемости, смертности и миграция? Как влияет на численность населения среднее количество детей у женщин в репродуктивном возрасте? Как влияет на численность населения процентное соотношение мужчин и женщин в каждой возрастной группе? Какие современные методы регулирования численности населения вам известны? Влияет ли проблема продолжительности жизни на проблему перенаселения? ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 14 Изучение методики подсчета срока исчерпания невозобновимых ресурсов Цель: Ознакомиться с методикой подсчета времени исчерпания природного ресурса. Материалы и оборудование: калькулятор, ручка, тетрадь. Теоретическое введение Ресурсы могут быть классифицированы как вечные, возобновимые и невозобновимые. Вечные ресурсы, такие как солнечная энергия, действительно неисчерпаемы с точки зрения истории человечества. Возобновимые ресурсы в нормальных условиях восстанавливаются в результате природных процессов. Примерами могут служить деревья в лесах, дикие животные, пресные воды поверхностных водотоков и озер, плодородные почвы и др. Невозобновимые, или исчерпаемые ресурсы существуют в ограниченных количествах (запасах) в различных частях земной коры. Примерами являются нефть, уголь, медь, алюминий и др. Они могут быть истощены как потому, что не восполняются в результате природных процессов (медь и алюминий), так и потому, что их запасы восполняются медленнее, чем происходит их потребление (нефть, уголь). Невозобновимые ресурсы считаются экономически истощенными когда выработаны 80 % их оцененных запасов. По достижении этого предела разведка, добыча и переработка остающихся запасов обходится дороже рыночной цены. Практическая часть Оцените срок исчерпания природного ресурса, если известен уровень добычи ресурса в текущем году, а потребление ресурса в последующие годы будет возрастать с заданной скоростью прироста ежегодного потребления. Исходные данные для выполнения работы представлены в таблице 2-1. Таблица 2-1 Данные для расчета срока исчерпания ресурса
Для расчета воспользуйтесь формулой суммы членов ряда геометрической прогрессии: (( 1 + ТР/100)t – 1) * q Q = --------------------------------, где TP/100 Q – запас ресурсов; q – годовая добыча ресурса; ТР – прирост потребления ресурса; t – число лет. Логарифмирование выражения для Q дает следующую формулу для расчета срока исчерпания ресурса: ln ((Q*TP)/(q*100) + 1) t = ------------------------------------- ln (1 + TP/100) Рассчитайте время исчерпания приведенных в таблице ресурсов, вставьте данные в виде добавочной строки в таблицу. Сделайте вывод о последовательности прекращения добычи ресурсов. Контрольные вопросы Дайте общую характеристику природным ресурсам. Какое значение для развития цивилизации имеют запасы полезных ископаемых? В чем опасность исчерпаемости природных ресурсов? Каковы пути сокращения потерь сырья при добыче, обогащении, обработке, транспортировке? Приведите конкретный пример. Рассмотрите карту вашего района. Установите, какие полезные ископаемые здесь добываются, в чем состоят основные меры по их охране. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 15 Определение количества антропогенных загрязнений, попадающих в окружающую среду в результате работы автотранспорта Цель: Изучить экспресс-методику определения степени загрязнения атмосферного воздуха токсическими веществами, содержащимися в выхлопных газах городского автотранспорта. Материалы и оборудование: часы, ручки, тетрадь, калькулятор. Теоретическое введение Двигатели внутреннего сгорания автомобилей являются основным источником загрязнения атмосферы в городах и густонаселённых регионах. В частности, в масштабах нашей страны доля транспорта в суммарных выбросах загрязняющих веществ в атмосферу от всех источников достигает 45%, в выбросах парниковых газов - примерно 10%, в сбросах вредных веществ со сточными водами - около 3%. Основными вредными примесями, содержащимися в выхлопных газах двигателей, являются: оксид углерода, оксиды азота, различные углеводороды, включая и канцерогенный 3,4-бенз(а)пирен, альдегиды, сернистые газы. Бензиновые двигатели, кроме того, выделяют продукты, содержащие свинец, хлор, бром, а иногда и фосфор, а дизельные -значительные количества сажи и частичек копоти ультрамикроскопических размеров. Каждая машина с бензиновым двигателем, прошедшая 15 тыс. км, потребляет 4350 кг кислорода и выбрасывает 530 кг СО, 93 кг углеводородов, 27 кг оксида азота. 75% свинца, содержащегося в высокооктановом бензине, переходит в атмосферу, то есть каждый автомобиль ежегодно выбрасывает в воздух до 1 кг свинца. В целом, отработанные газы двигателей внутреннего сгорания содержат более 200 вредных веществ и наименований. Практическая часть Выберите несколько различных участков автотрассы длиной около 100 м. Определите число единиц автотранспорта проходящих по выбранному участку в течение 30 или 60 мин. При этом учитывайте, сколько автомобилей определенного типа (легковые, грузовые, автобусы, дизельные грузовые автомобили) проехало по выбранному участку. В том случае если наблюдение заняло 30 мин, полученный результат умножьте на 2. Рассчитайте среднее число учтенных автомобилей для каждого типа автотранспорта в зависимости от количества выбранных участков трассы, после чего заполните следующую таблицу 6-1: Таблица 6-1 Среднее число учтенных автомобилей
Количество выбросов вредных веществ, поступающих от автотранспорта в атмосферу, можно оценить расчетным методом. Исходными данными для расчета количества выбросов являются: – число единиц автотранспорта, проезжающего по выделенному участку дороги в единицу времени; – нормы расхода топлива автотранспортом. Средние нормы расхода топлива при движении в условиях города приведены в таблице 6-2. Таблица 6-2 Средние нормы расхода топлива
Значения эмпирических коэффициентов (К), определяющих выброс загрязняющих веществ от автотранспорта в зависимости от вида горючего, приведены в таблице 6-3. Таблица 6-3 Значения эмпирических коэффициентов
Коэффициент К численно равен количеству вредных выбросов соответствующего компонента при сгорании в двигателе автомашины количества топлива, равного удельному расходу (л/км). Обработка результатов Рассчитайте общий путь, пройденный установленным числом автомобилей каждого типа за 1 час (La, км) по формуле: La= Na x L, где Na – число автомобилей каждого типа; L – длина участка, км; а - обозначение типа автомобиля. Рассчитайте количество топлива разного вида (Qa), сжигаемого при этом двигателями автомашин, по формуле: Qa = Ya x Lа , где Y – удельный расход топлива (л/км); L – длина участка, км; а - обозначение типа автомобиля. Определите общее количество сожженного топлива каждого вида и занесите результат в таблицу 6-4. Рассчитайте объем выделившихся загрязняющих веществ в литрах по каждому виду топлива, перемножая соответствующие значения ΣQ и эмпирических коэффициентов К. Занесите результат в таблицу 6-5. Рассчитайте массу выделившихся вредных веществ (m, г) по формуле: m = V x M/22,4, где М – молекулярная масса (для СО – 28, для NO2 – 46, средняя молекулярная масса для углеводородов - 43). Таблица 6-4 Общее количество сожженного топлива
Таблица 6-5 Объем выделившихся загрязняющих веществ
Определите среднесуточную концентрацию вредных веществ (Ссс, мг/ м3) в атмосферном воздухе района, с учетом того, что объем используемого воздуха вблизи участка дороги длиной 100 метров составляет примерно 20 000 м3. Следует так же учитывать большую интенсивность движения автотранспорта в дневное время. Сопоставьте полученные результаты с ПДКСС для каждого из вредных веществ и сделайте вывод о степени антропогенного загрязнения атмосферы исследованного района. Контрольные вопросы Какие вещества относятся к загрязнителям воздуха? Какой вклад вносит автотранспорт в загрязнение объектов окружающей среды в городах? Сравните загрязняющие вещества, выделяемые бензиновыми и дизельными двигателями. Какой тип топлива наносит больший вред окружающей среде? Какие прямые критерии оценки состояния атмосферы вы знаете? Что такое ПДКcc? Назовите значение ПДКcc основных загрязнителей атмосферы. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 16 Определение степени рекреационной нагрузки на почву и особенности строения придорожных растений. Вытаптывание - процесс нарушения природной среды, который сопровождается деятельностью человека. Последствиями этого процесса является: -механическое повреждение растений и изменение физических и химических свойств почвы. Выявлено что благодаря рекреационным нагрузкам происходит увеличение плотности и твердости почвы. Не все типы почв способны уплотняться. Рыхлые и легкие почвы слабо подвержены этому воздействию, при сильных нагрузках почва может уплотняться до 50см2. Мы выбрали на территории площадок тропинку, справа и слева выбрали 5 точек, на расстояние 1м, в каждой точке измерения проводили 5 раз, определили среднее значение, сравнили показатели всех тропинок, (средние плотности каждой тропинки отличались друг от друга). На степень вытаптывания влияет человек, животные. Оборудование: нож (тупой) или железная линейка, карандаш, ручка. Ход работы: 1. Выбрать площадку и определить точки измерений от тропинки на расстояние 1м и 5м. Измерения проводят вдоль линии тропинки к отдельным деревьям или кустарникам. 2. Определить 5 точек, в каждой точке измерения проводят 5 раз, нож втыкают в землю без усилий. Выводят среднее значение для каждой точки. 3. Заполнить таблицу, нарисовать график. Таблица №1
Рисунок Образец тропы и точек исследования  График №1 Пример Среднего значения глубины вытаптывания на площадке Сергиевск ЦРБ ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 17 Измерение высоты снежного покрова, определение его плотности и расчет запасов воды Цель: изучение условий сезонного промерзания и снегонакопления. Оборудование: снегомерная линейка (5шт), весовой снегомер ВС-43 или пластиковая труба диаметром 79,8 см (площадь сечения 50 см2), полевой дневник, пружинные весы, почвенные термометры. Ход работы Измерить высоту снежного покрова в различных местах (5-6 измерений). Результаты записать в таблицу.
Измерить высоту снежного покрова по прямой линии через ветрозащитную полосу на протяжении 50метров. Измерения проводить через каждые 2 метра. Зафиксировать результаты измерений.
Взять пробы снега с помощью весового снегомера или с помощью пластиковой трубы (5-6 проб). Результаты измерений зафиксировать в таблице.
Измерить с помощью почвенных термометров температуру поверхности снежного покрова, на глубине 25см, 50см, 100см и у поверхности почвы. Время экспозиции термометров 10 минут. Результаты измерений зафиксировать в таблице.
Вычислить среднюю высоту снежного покрова. Результат занести в таблицу. Сделать вывод. Построить профиль снежного покрова  На графике буквами обозначены: А – открытое пространство пришкольного участка; Б – расположение ветрозащитной полосы; В – пространство после ветрозащитной полосы. Расчет плотности снега ведется по формуле d = m/10 h, где h – высота снежного покрова в см, m – масса снега в граммах. Результаты вычислений занесите в таблицу.
Сделать вывод. Определение температуры снежного покрова на различной глубине» Построить график изменения температуры снега на различной глубине.  Сделать вывод. Расчет запасов воды в снежном покрове». Расчет запасов воды в снежном покрове ведется по формуле а = d 10 h, где d – плотность снега в г/см3, h – высота пробы снега в см, 10 – переводной множитель в мм. а = 0,37 г/см3 х 10 х 67см = 247,9 мм. Расчет запасов воды в тоннах на 1 гектар: М = 10 а. М = 10 х 247,9 = 2479 т на гектар. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 18 Статистическое изучение модификационной изменчивости. Построение вариационных рядов Подготовка материала к математической обработке Предметом изучения биометрии являются варьирующие (изменяющиеся) признаки у относительно однородной группы объектов, называемой совокупностью. Различают совокупность генеральную и выборочную, или случайную, которую называют выборка. Генеральной совокупностью может быть любая группа особей. Изучается же, как правило, часть членов генеральной совокупности, так называемая выборочная совокупность, или выборка. Основное требование к выборке – ее репрезентативность, т.е. достоверное отражение генеральной совокупности. Достигается это случайным отбором объектов для формирования выборки. Объем генеральной совокупности принято обозначать буквой N, а выборочной – n. Если в выборку включено меньше 30 членов (n30), ее называют малой, во всех других случаях – большой. По характеру изменчивости различают изменчивость качественную и количественную. Количественная изменчивость может быть дискретной, т.е. прерывистой (она выражается только целыми числами: количество детей при рождении, число сосков у многоплодных животных и т.д.), и непрерывной, когда варианты могут принимать любое значение (вес, рост, размер обуви, объем крови в организме и т. д.). Величина признака отдельной особи, т.е. числовое его значение, называется вариантой и обозначается буквой Х. Обработка варьирующих показателей начинается с их группировки. Способ группировки зависит как от характера изменчивости, так и от объема выборки. Наиболее простым методом группировки, применяемым при любом характере изменчивости при небольших размерах выборки (n30), является ранжирование. Пример: вес новорожденных при рождении был равен (в кг): 3,3; 3,1; 3,2; 4,2; 3,4; 3,0; 3,8; 3,3; 3,2; 4,2. Ранжированный ряд этой выборки будет выглядеть так: 3,0; 3,1; 3,2; 3,2; 3,3; 3,3; 3,4; 3,8; 4,2; 4,2. Сущность ранжирования состоит в том, что варианты располагаются в строгом порядке по принципу их увеличения или уменьшения (т.е. по ранжиру). Минимальный вес новорожденных 3,0 кг, максимальный – 4,2 кг. Для больших выборок (n30) основным методом группировки является построение вариационного ряда. Вариационным рядом называется двойной ряд, отражающий распределение вариант по классам. При составлении вариационного ряда значения, которые принимает признак, называют классами (W), а количество вариант в классе – частотами (p или f). Сумма частот по всем классам должна равняться объему выборки (n). В математическом выражении это записывается так: p = n. Если признак имеет большой размах изменчивости, то в этом случае в один класс рекомендуется объединить варианты с несколькими, близкими между собой, значениями. Классы вариационного ряда в таком случае не будут совпадать со значениями, которые признак может принимать в процессе изменчивости, а будут характеризоваться несколькими показателями: началом класса (Wн), т.е. минимальным значением признака, концом класса (Wк), т.е. максимальным значением признака. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||