Экология

для рыбохозяйственных водоемов и водоемов культурно – бытового пользования – 0,75 мг/л).

Если в сточных водах содержится несколько вредны х веществ, то все компоненты, имеющиеся в сточных водах разбиваются на группы с одинаковым лимитирующим показателем вредности (ЛПВ). Н а- пример: в сточных водах; содержится мышьяк, ртуть, свинец, н и- кель и цинк. По табл, 15 определяем, что мышьяк, ртуть и свинец относятся к группе веществ санитарно-токсикологического ЛПВ, а никель и цинк — к группе веществ общесанитарного ЛПВ. Затем определяем сумму отношений концентраций вредных веществ каждой группы в сточной воде к их предел ьно допустимым концентрациям (ПДК):

	∑Сст =	Сст1	+	Сст2	+...+	Сстn
		ПДК1		ПДК2		ПДКn (12)

∑ССТ - Сумма отношений концентраций вредных веществ в сточной во-

де, мг/л; ССТ1,ССТ2, ССТ3 – концентрации вредных веществ в сточной воде, мг/л; ПДК1, ПДК2, ПДК3 – предельно допустимая концентрация вредных веществ, мг/л.

После этого подсчитываем сумму отношений концентраций этих веществ в воде водоема до сброса в него сточных вод к и ПДК:

∑СВ =	СВ	+	СВ			+... +	СВ		, (13)
	ПДК		ПДК				ПДК
	1			2				n
	1				2				n

где∑СВ сумма отношений концентраций вредных веществ в воде в о-

доема до сброса сточных вод, мг/л; СВ1, СВ2, Сn— концентрация вредных веществ в воде водоема до сброса сточных вод, мг/л; ПДК1, ПДК2, ПДКn— предельно допустимая концентрация вредных веществ, мг/л.

Необходимая степень очистки сточных вод от вредных и после этого определяется по формуле:

ЭВР =	(1−(n −1) / n) CВ	, (14)
	ССТ / n

где ЭВР – необходимая степень очистки сточных вод от вредных веществ, %; n – степень разбавления сточных вод; СВ - сумма отношений концентраций вредных веществ в воде водоема до сброса сточных вод, мг/л; ССТ – сумма отношений концентраций вредных веществ в сточной воде, мг/л.

5.3. Справочные данные.

Данные характеристики воды водоема и сточных вод (табл. 13).

Таблица 13

21

Характеристика воды водоема и сточных вод

Вари-	Коэффи-	Расход	Расход	Концентрация	Концентрация
ант	циент	сточных воды ре-		взвешенных	взвешенных
	смеша-	вод,	ки, м3/сек веществ в сточ-		веществ в воде
	ния	м3/сек		ных водах до	реки до сброса
				очистки, мг/л	сточных вод,
					мг/л
1	0,4	5	70	194	19
2	0,3	3	65	210	12
3	0,5	4	68	185	16

2.Данные концентрации вредных веществ в водоема и сточных водах (табл. 14).

Таблица 14

Концентрация вредных веществ в воде водоема и сточных водах

№	Вещество	Концентрация в сточ-			Концентрация в воде во-
п/п		ной воде, мг/л			доема до сброса сточных
			вариант			вариант
		1	2	3	1	2	3
1	Бензол	1,5	2,0	2,4	0,60	0,75	0,81
2	Ртуть	0,07	0,05	0,09	0,01	0,02	0,04
3	Фтор	2,1	1,8	1,3	0,5	0,7	0,3
4	Аммиак	1,8	1,2	1,0	0,05	0,04	0,07
5	Кадмий	0,05	0,03	0,07	0,03	0,01	0,05
6	Свинец	0,13	0,15	0,19	0,04	0,05	0,03
7	Цинк	1,57	1,75	1,85	0,28	0,24	0,31

3.Данные предельно допустимой концентрации (ПДК) вредных веществ

вводе различного водопользования (табл. 15).

Таблица 15

Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования

По санитарно-токсикологическому	По общесанитарному
лимитирующему показателю	лимитирующему показателю
вредности	вредности
22

Вещество	Норматив, мг/л	Вещество	Норматив, мг/л
Бензол	0,5	Аммиак	2,0
Ванадий	0,1	Кадмий	0,01
ДДТ (дуст)	0,1	Медь	0,1
Кобальт	1,0	Никель	0,1
Молибден	0,5	Титан	0,1
Мышьяк	0,05	Цинк	1,0
Нитраты	10,0	Бензин	0,1
Ртуть	0,0005	Железо	0,5
Свинец	0,1	Керосин	0,1
Селен	0,001	Нефть	0,3
Стронций	2,0	Сероуглерод	1,0
Фтор	1,5	Фенол	0,001

5.4. Основные понятия и определения

Водопользование, водопотребление, оценка качества воды, физические показатели качества воды, разбавление сточных вод, степень разбавления, лимитирующий показатель вредности,

6. Лабораторная работа № 6 Оценка степени экологической устойчивости ландшафта

6.1. Задание

1.Определить общее состояние ландшафта по уровню стабильности. Полученные результаты занести и таблицу 16.

2.Определить состояние ландшафта по уровню стабильности исходя из характеристики экологического значения отдельных его биотических элементов. Полученные результаты занести в таблицу 16.

Таблица 16

Характеристика степени экологической устойчивости ландшафта

Вариант	Коэффициент экологической стабилизации
	КЭСЛ1	Характеристика	КЭСЛ2	Характеристика
		ландшафта		ландшафта
Первый
	23

Второй

Третий

6.2. Пояснения к заданию.

С экологической точки зрения современный ландшафт — это целостная система взаимосвязанных и взаимодействующих компонентов. Необходимой предпосылкой для грамотного управления процессами использования ландшафта является разработка теоретикометодологических основ решения конкретных практических задач. При этом к в о- просам первоочередной важности относится оценка устойчивости современного ландшафта и его оптимизации. Ее можно рассматривать, как способность сохранять свои структуру и функции при внешних воздействиях.

Под оптимальным понимают ландшафт, структуры и функции которого максимально соответствуют возможностям и потребностям нормального сбалансированного развития отдельных его компонентов или определенным целям его использования. В соответствии с этим оптимизация ландшафта — это комплекс мероприятий по сохранению или модификации существующих и формированию новых связей между различными составляющими ландшафта в целях его рационального использования, сохранения полезных свойств и предупреждения их возможной утраты, установление максимально полного соответствия природного потенциала ландшафта социально-экономическим функциям, задаваемым ему человеком.

В оптимизации техногенных ландшафтов главное место занимает целенаправленное восстановление или реконструкция природно-техногенных комплексов, обеспечивающая возобновление и повышение их продуктивности, природоохранной, хозяйственной, санитарно-оздоровительной и эстетической ценности.

Рассматривая вопросы устойчивости ландшафтов, очень важно располагать системой количественных оценок и характеристик изучаемых процессов. В этой связи заслуживает внимания возможность оценивать степень экологической устойчивости ландшафта с помощью коэффициента экологической стабилизации (КЭСЛ), интегрирующего качественные и количественные характеристики абиотических и биотических элементов ландшафта.

24

∑n fi kэз kr

i=1

(15)

где FCT — площади, занятые стабильными элементами ландшафта, га; Fист — площади, занятые нестабильными элементами ландшафта, га.

Биотические элементы ландшафта оказывают неодинаковое влияние на его стабильность. Для оценки необходимоучитывать не только их площадь, но и внутренние свойства, а также качественное состояние (влажность и профиль биотипа, структура биомассы, геологическое строение и т. д.)

∑n Fист

i=1

КЭСЛ1 =

Первый метод оценки с помощью этого коэффициента основан на определении и сопоставлении площадей, занятых различными элементами ландшафта, с учетом их положи тельного или отрицательного влияния на окружающую среду:

∑n Fст

КЭСЛ2 = i=1

FT (16)

где fi — площадь биотического элемента, га; кэз — коэффициент, характеризующий экологическое значение отдельных биотических элементов; кг

— коэффициент геолого-морфологической устойчивости рельефа (1,0 — стабильный, 0,7 —нестабильный, например, рельеф песков, склонов, оползней); FT — площадь всей территории ландшафта, га.

Расчеты по КЭСЛ1 и КЭСЛ2 дают основную информацию о степени экологической устойчивости исследуемого ландшафта, необходимую для выбора соответствующих мероприятий по его защите и переформированию.

Справочные данные 6.3.

1. Данные величины площади, занятой стабильными и нестабильными элементами ландшафта (табл. 17).

Таблица 17

Площадь, занятая стабильными и нестабильными элементами ландшафта

25

Стабильный	Площадь, га					Нестабильный	Площадь, га
элемент						элемент ландшаф-
		Вариант						Вариант
ландшафта						та
	1		2		3		1		2		3
Лес	2200		2260		3410	Ежегодно обраба-	1317		2380		2010
						тываемая пашня
Зеленые на-	350		375		610	Земли с неустой-	280		472		490
саждения						чивым травяным
						покровом
Естественные	170		185		307	Склоны	155		197		205
луга
Заповедники	433		460		715	Площадь под за-	400		493		514
						стройками и доро-
						гами
Пахотные	215		255		520	Места добычи по-	205		285		322
земли, заня-						лезных ископае-
тые много-						мых
летними тра-
вами

2. Данные площади всей территории ландшафта и площади его биотических элементов (табл. 18).

Таблица 18

Площадь территории ландшафта и его биотических элементов

	Площадь	Площадь биоти-	Вариант	Коэффициент

26

Вариант			всей терри-			ческого элемента								экологического
			тории			ландшафта, га	1		2	3				значения био-
			ландшафта,											тического эле-
			га											мента
1			5770			Застройка	85		90	100				0
2			6150			Пашня	510		790	820				0,14
3			6510			Хвойный лес	2275		2400	2750				0,38
						Лесополосы	157		170	220				0,43
						Огороды	154		210	225				0,50
						Луга	289		380	435				0,62
						Пастбища	420		510	697				0,68
						Водоемы	155		215	259				0,79
						Лиственный лес	1725		1785	1974				1,0
3.			Характеристика			ландшафта исходя из величины коэффициента эколо-
	гической стабилизации (табл. 19).
														Таблица 19
			Оценка ландшафта по данным коэффициента КЭСЛ1									и КЭСЛ2
		Коэффициент экологической стабилизации (КЭСЛ1										и КЭСЛ2)
	КЭСЛ1				Характеристика ланд-			КЭСЛ2			Характеристика
						шафта							ландшафта
	≤0,5				Нестабильность хоро-			≤0,33				Нестабильный
	0,51 – 1,00				Состояние нестабиль-			0,34 – 0,50			Малостабильный
	1,00 – 3,00				Состояние условно			0,51 – 0,66			Среднестабильный
	3,00 и более				Стабильность хорошо			Более 0,66				Стабильный

6.4. Основные понятия и определения

Ландшафт, оптимальный ландшафт, оптимизация ландшафта, экологическая устойчивость ландшафта, коэффициент экологической стабилизации.

ЗАДАЧИ

1. Постройте график роста численности домовых мышей в течение 8 месяцев в одном амбаре. Исходная численность составляла две особи (самец и самка). Известно, что в благоприятных условиях пара мышей приносит 6

27

мышат каждые 2 месяца. Через два месяца после рождения мышата становятся половозрелыми и сами приступают к размножению. Отношение самцов и самок в потомстве 1:1.

2. Прочитайте приведенные ниже описания особенностей размножения некоторых видов рыб примерно одинакового размера. На основе этих данных сделайте заключение о плодовитости каждого вида и сопоставьте названия видов с числом откладываемых рыбами икринок: 10 000 000, 500 000, 3 000, 300, 20, 10. Почему в выстроенном вами ряду видов рыб наблюдается падение плодовитости?

Дальневосточный лосось кета откладывает относительно крупную икру в специально вырытую ямку на дне реки и засыпает ее галькой. Оплодотворение у этих рыб наружное.

Треска откладывает мелкую, плавающую в толще воды, икру. Такая икра называется пелагической. Оплодотворение у трески наружное.

Африканские тиляпии (из окунеобразных) собирают отложенную и оплодотворенную икру в ротовую полость, в которой вынашивают ее до вылупления молоди. Рыбы в это время не питаются. Оплодотворение у тиляпий наружное.

Умелких кошачьих акул оплодотворение внутреннее, они откладывают крупные яйца, покрытые роговой капсулой и богатые желтком. Акулы маскируют их в укромных местах и некоторое время охраняют.

Укатранов, или колючих акул, живущих в Черном море, также внутреннее оплодотворение, но их зародыши развиваются не в воде, а в половых путях самок. Развитие происходит за счет питательных запасов яйца. У катранов рождаются зрелые, способные к самостоятельной жизни детеныши.

Обыкновенная щука откладывает мелкую икру на водные растения. Оплодотворение у щук наружное.

3.Почему человек из птиц преимущественно разводит лишь представителей отряда курообразных и гусеобразных? Известно, что по качеству мяса, скорости роста, размерам, степени привыкания к человеку им не уступают ни дрофы, ни стрепеты, ни кулики, ни голуби.

4.Распределите перечисленные факторы среды по трем категориям – абиотические, биотические и антропогенные: хищничество, вырубка лесов, влажность воздуха, температура воздуха, паразитизм, свет, строительство зданий, давление воздуха, конкуренция, выброс углекислого газа заводом, соленость воды.

5.Выберите фактор, который можно считать ограничивающим в пред-

лагаемых условиях.

28

1.Для растений в океане на глубине 6000 м: вода, температура, углекислый газ, соленость воды, свет.

2.Для растений в пустыне летом: температура, свет, вода.

3.Для скворца зимой в подмосковном лесу: температура, пища, кислород, влажность воздуха, свет.

4.Для речной щуки в Черном море: температура, свет, пища, соленость воды, кислород.

5.Для кабана зимой в северной тайге: температура; свет; кислород; влажность воздуха; высота снежного покрова.

6.Три основных способа приспособления организмов к неблагоприятным условиям среды: подчинение, сопротивление и избегание этих условий. К какому способу можно отнести:

а) осенние перелеты птиц с северных мест гнездования в южные районы зимовок;

б) зимнюю спячку бурых медведей; в) активную жизнь полярных сов зимой при температуре минус 40оС;

г) переход бактерий в состояние спор при понижении температуры;

д) нагревание тела верблюда днем с 37оС до 41оС и остывание его к утру до 35оС;

е) нахождение человека в бане при температуре в 100оС, при этом его внутренняя температура остается прежней – 36,6оС;

ж) переживание кактусами в пустыне жары в 80оС; з) переживание рябчиками сильных морозов в толще снега?

7.Назовите типы биотических отношений, которые могут проявляться при взаимодействии пары организмов: а) корова – человек; б) большой пестрый дятел – ель; в) кишечная палочка – человек; г) рыба прилипала – акула; д) тля – рыжий муравей; е) наездник-трихограмма – яйца капустной белянки; ж) муха ктырь – комнатная муха; з) человек – кровососущий комар; и) грызун песчанка – саксаульная сойка; к) лось – белка; л) ель – гусеница сибирского шелкопряда; м) волк – ворон.

8.Из предложенного списка составьте пары организмов, которые в природе могут находиться в мутуалистических (взаимовыгодных) отношениях между собой (названия организмов можно использовать только один раз): пчела, гриб подберезовик, актиния, дуб, береза, рак-отшельник, осина, сойка, клевер, гриб подосиновик, липа, клубеньковые азотфиксирующие бактерии.

9.Из предложенного списка составьте пары организмов, между которыми в природе могут образовываться трофические (пищевые) связи (назва-

29

ния организмов можно использовать только один раз): цапля, ива, тля, амеба, заяц-русак, муравей, водные бактерии, кабан, лягушка, смородина, росянка, муравьиный лев, комар, тигр.

10.Для каждой предложенной пары организмов подберите ресурс (из приведенных ниже), за который они могут конкурировать: ландыш – сосна, полевая мышь – обыкновенная полевка, волк – лисица, окунь – щука, канюк

–сова-неясыть, барсук – лисица, рожь – василек синий, саксаул – верблюжья колючка, шмель – пчела.

Ресурсы: нора, нектар, семена пшеницы, вода, зайцы, свет, мелкая плотва, ионы калия, мелкие грызуны.

11.На территории площадью 100 км2 ежегодно производили рубку леса. На момент организации на этой территории заповедника было отмечено 50 лосей. Через 5 лет численность лосей увеличилась до 650 голов. Еще через 10 лет количество лосей уменьшилось до 90 и стабилизировалось в последующие годы на уровне 80–110 голов.

Определите плотность поголовья лосей: а) на момент создания заповедника; б) через 5 лет после создания заповедника; в) через 15 лет после создания заповедника. Объясните, почему сначала численность лосей резко возросла, а позже упала и стабилизировалась.

12.Охотоведы установили, что весной на площади 20 км2 таежного леса обитало 8 соболей, из которых 4 самки (взрослые соболи не образуют постоянных пар). Ежегодно одна самка в среднем приносит трех детенышей. Средняя смертность соболей (взрослых и детенышей) на конец года составляет 10%. Определите численность соболей в конце года; плотность весной и в конце года; показатель смертности за год; показатель рождаемости за год.

13.В лесу ученые равномерно расставили ловушки на зайцев-беляков. Всего было поймано 50 зверьков. Их пометили и отпустили. Через неделю отлов повторили. Поймали 70 зайцев, из которых 20 были уже с метками. Определите, какова численность зайцев на исследуемой территории, считая, что меченые в первый раз зверьки равномерно распределились по лесу.

14.Постройте возрастные пирамиды, отражающие возрастной состав населения России (140 млн жителей) и Индонезии (190 млн жителей), используя данные приведенные в таблице 20.

Таблица 20

Возрастной состав населения России и Индонезии

Возрастная группа	Россия	Индонезия
	30