ecology.md

2 Марта 2017

Фотосинтез:

6CO2 + 6H2O -->(hv хлорофилл) C6H12O6 + 6O2

Клеточное дыхание

C6H12O6 + 6O2 --> 6CO2 + 6H2O + энергия

Биогены

Биогенты — вещества, которые растения извленкают из почвы Сейчас в тундре плохое плодородие потому что биогенты из-за холода (отсутствия гниения) не возвращаются в почву. Раньше они возвращались через калл животных

Перевыпас скота — скот вытаптывает траву, земля подвергается воздействию воды и ветра и превращается в пустыню

Глобальные экологические проблемы

Первопричина — демографический взрыв Все начинается в 5000 году до н.э....

1000 — 0.5 млрд. Затем небольшая убыль (чума) 1830 — 1 млрд. 1930 — 2 млрд. ... очень быстро 1987 — 5 млрд.

Задача: динамика численности (не обязательно человека и не обязательно по всему миру)

b - рождаемость (количество рожденных за период на миллиард особей) d - смертность (так же) dN(t) = (b-d)Ndt численность

делим левую часть на dt и получаем дифференциальное уравнение N(t) = N*e^((b-d)*t)

30 Марта 2017

Вещества загрезнители - нормальные побочные продукты. Это оргинические и неорганические отходы. Загрязнение - поступление любого вещества в неположенное место.

Эвтрофизация водоема. Трофо - все, что связано с питанием.

Растения:

• Вентносные (растут на дне)
• Фитопланктон (одноклеточные)

Зоны:

• верхняя фотическая (света достаточно)
• афотеческая зона (света для фотосинтеза недостаточно)

В водоем начинают поступать биогены (породители жизни). Для создания растений нужен еще азот, фосфор и калий (без этого не создать растительный белок). Они поступают с биогенами. Удобрения - это промышленные удобрения. Как биогены попадают в воду:

• вымываются удобрения с полей
• Отходы с ферм.
• Отходы от домашних животных

После очистки воды, биогены никуда не пропадают Детергенты - синтетические моющие средства. Там содержится много фосфора, которого не хватает фитопланктону..

13 Апреля 2017

Проблема пресной воды

1,4 млрд не имеют доступа к пресной воде в достаточном количестве. Ежегодно 5-7 млн человек умирает из-за проблем с водой. К 2025 году от нехватки воды будет страдать 30% населения.

Решения

• Экономия. Капельное орошение (с помощью трубочек вода подводится к растениям)
• Опреснение соленой воды. Такая фильтрация, что молекулы соли не проходят

Что ухудшает состояние воды

• Выбросы производства
• Эрозия почвы
• Эрозия металла
• ДДТ
• Моющие средства

Законы Барри Коммонера

• Все связано со всем
• Все должно куда-то деваться
• Природа знает лучше
• Ничто не дается даром

Строение биосферы

-- область активной жизни, где все организмы связаны между собой и образуют динамическую систему.

Верхняя граница - озоновый слой 25-30 км (но вообще-то не более 8000, растения 7000, як 5800) В воде - 11 км

Состав атмосферы

Абсолютная влажность - сколько воды на м3 (например в граммах) Относительная влажность - отношение абсолютной влажности к той, которая в данной температре максимально допустимая.

• азот 78%
• кислород 21%
• аргон меньше 1%
• углекислый газ 0,3%

Слои атмосферы

• Тропосфера -50c
• Стратосфера температура с высотой повышается

Функции

• Среда обитания всех неводных организмов
• Воздух для дыхания
• Обеспечивает определенные физические характеристики
• Выравнивает перепады температур
• Среда распространения света
• Рассеяние света
• Перенос влаги
• Поглощение продуктов газообмена

Гидросфера

Что содержит воду

1. Океаны
2. Кристаллогидрат (в горных породах) водка
3. Ледники
4. ?
5. Озера и моря
6. ?
7. Реки

Функции

• Среда обитания для всех несухопутных

27 Апреля 2017

Фотосинтез - перевод неживого в живое Реакция клеточного дыхания - обратная реакция

Консументы:

1. Травоядные
2. Хищники

Смешанные леса заменяются ельниками, потому что пследние лучше переносят пожары.

Мировой океан -- лекгие планеты.

Производство мяса

свинина: 6кг зерна -> 1кг мяса куры: 3кг зерна -> 1кг мяса

на человека в год 1000 кг зерна. Из которых 850 пойдет на корм животным, которых чел потом съест. Получается на человека нужно 50 соток (полгектара)

Факторы окружающий среды

1. Абиотические. Температура, состав воды, воздуха, ускорение свободного падения, длина дня, уровень шума.
2. Биотические.
3. Антропогенные.

Закономерности абиотических факторов

1. Закон оптимума. Например оптимальная температура для работы 19 градусов. Еще есть стрессовая зона и предел устойчивости. Для каждого вида живых организмов в отношении каждого фактора существует оптимальное значение, стрессовая зона и предел устойчивости.
2. Закон лимитирующих факторов. (закон минимумов) даже один фактор внешней среды за пределами оптимума приводит к стрессовуму состояния организма.
3. Правило. В пределах одного вида теплокровных животных. Более крупные животные встречаются в более холодных областях.
4. Правило. Чем холоднее тем форма стремиться к шару
5. Правило мехового покрова

Биотические факторы

Внутривидовые взаимодействия

Смертность, рождаемость. Экспонента

Метод вариации произвольной постоянной.

11 Мая 2017

dx(t)/dt = X(t)[r0 - r1X] логистическая кривая

Парные взаимодействия

Полярные совы и леменги (мышки). x - численность одной популяции y - численность другой

dx(t)/dt = [r_x + r_(yx)*y]x(t) r_(yx) - влияние y на x

dy(t)/dt = [r_y + r_(xy)*y]y(t)

Тип парного взаимодействия r_(xy) r_(yx)

• нейтрализм 0 0
• аменсализм (вид x аменсал вида y) 0 - (дерево и трава под елью)
• комменсализм (x комменсал y) 0 + (приживала, падальщики подбирают остатки еды других) (рыба-прилипала прилепляется к акуле)
• Мутуализм + + (рак отшельник и актиния) (лишайники - продукт симбиоза водореслей и грибов) (крокодил и птичка тари, которая чистит ему зубы)
• Хищничество - +
• Паразитизм - +
• конкуренция - - (примеров нет, так как если такое было, то один из видов вымер)

Баланс для хищничества: Если баланс, то d/d = 0, значит [] = 0, X0 = |ry|/|r_xy|

Проверить устойчивость: X(t) = X0 + x(t) Y(t) = Y0 + y(t) - маленькая добавка

dx(t)/dt = r_(yx)y(t)[X0 + x(t)] если мы раскроем скобки, что появится малае величина в квадрате. В результате получается: dx(t)/dt = |r_(yx)|Omega * y(t)

dy(t)/dt = - |r_(yx)|Omega * x(t)

если дифференцируем уравнения, получаем противоположное, только с тем же или другим знаком. x = X0 * sin(Omegat) y = Y0 * sin(Omegat)

в целом получается обобщенная устойчивость. Численность одного изменяется по sin, другого по cos.

При конкуренции получается гиперболический sin и cos. Вид x будет экспоненциально расти, а y падать.

Стратегия выживания

кривая, по которой сокращается кол-во особей. Например новорожденные устрицы рождаются в большом количестве, но быстро уменьшают свою численность. Или мухи дрозофилы, которые почти не умирают до старости. Этология - наука о поведении. Можно найти книгу. автор: Дульник "непослушное дитя биосферы".

Численность устойчивой экосистемы

Показатель устойчивости экосистемы.

N разных видов с численностью x1, x2, x3... Xsum = x1 + x2 + ... p1 = x1/Xsum, x2/Xsum - вычислить процент H = - SUM (from i to n) pi * log_2(pi) есил H > 5, то экосистема устойчива.

Уравнение радиационного баланса Земли

Rземли = Q(1 - a) + I = 0 a = 0.3 - вероятность того, что фотон отлетит от Земли I - собственное излучение Земли.

Уравнение радиационного баланса участка d земной поверхности

R_d = Q_d(1 - a_d)+ (I_dвверх - I_dизАтмосферы) R_мё = Q_мё(1 - a_d)+ (I_мёВверх - I_мёИзАтмосферы) > 0 течения приносят тепло мё это вся поверхность земли

Уравнение энергетического баланса

Ro_d = R_d - {P + A + E} = 0 P - энергия, переданная прилогающим слоям отмосферы. A - течения приносят тепло E - испарение

Климатические и экологические последствия атомного взрыва

В атмосферу поступает большое количество пыли и сажи от пожаров. Пыль остается в стратосфере несколько месяцев и меняет радиоционный баланс. Атомная зима. Температура сначала резко падает, через 2-4 недели достигает минимума (холодает на 40 градусов), после 120 дней возникает устойчивое состояние с температурой меньше нормальой на 15 градусов.