Всероссийский конкурс исследовательских работ учащихся
“ЮНОСТЬ, НАУКА, КУЛЬТУРА”
Направление - математика
Исследовательский реферат
«Экология в цифрах и расчетах»
eрьевна,
МБОУ СОШ № 1
ЗАТО Озерный Тверской области
научный руководитель:
,
учитель математики
высшей категории
Аннотация
В работе рассматриваются вопросы экологического благосостояния населения, природоохранные мероприятия, заболеваемость с ними связанная, охрана природы и водопользования Тверской области и Московского природного региона, глобальные вопросы экологии и предлагаются мероприятия, по улучшению экологической ситуации, особенно с качеством питьевой воды.
Все эти вопросы рассматриваются через призму статистических обработок, формул, расчетов и математического моделирования.
Содержание:
Проблемы, порожденные увеличением численности человечества. 3 стр. Цели и задачи исследования. 4 стр. О глобальном потеплении языком цифр. 4 стр. Статистическая обработка экологических исследований 5стр. Вода и здоровье. 8 стр. Физико-географическое положение Тверской области. 11 стр. Методы прогноза состояния среды и оценки прогнозируемого состояния 24стр. Водные проблемы Московского региона. 27 стр. Атмосфера города. 28 стр. Заключение 29 стр. Список литературы 30 стр.1. Проблемы, порожденные увеличением численности человечества
На рубеже XIX-XX веков территории с разрушенными человеком экосистемами занимали только 20% суши. К концу XX столетия они составляли уже 63,8% (без учета оледенелых и оголенных территорий).
Только до эпохи промышленной революции на Земле было уничтожено, по разным оценкам, от 30 до 50% лесов. Еще 9%лесов, в первую очередь тропических, было сведено в последние 200-300 лет. Если говорить только о позвоночных, то после 1600 года с лица Земли исчезли 23 вида рыб, 2 - амфибий, 113 - птиц и 83 - млекопитающих.
Чтобы достигнуть первого миллиарда численности людей, человечеству понадобился миллион лет. Этот момент (начало XIX века) совпал с промышленной революцией. Второй миллиард был достигнут уже за 100 лет (начало XX века), третий - за 40, четвертый - за 15, пятый - за 10. В 1999 году на Земле жило 6 млрд. людей. Биомасса человека вместе с разводимыми им домашними животными и культурными растениями достигла в наши дни 20% биомассы всех естественных видов суши, а еще в начале XX века она не превышала 1-2%. За 140 лет (с 1850 по 1987 год) население Земли выросло в 4 раза, а его энергетический потенциал увеличился в 1000 раз. Потребности человечества в энергии лишь на 2,6% удовлетворяются за счет возобновляемых энергоисточников (главным образом гидроэлектростанций). Остальные 97% составляют невозобновимые источники энергии: нефть - 44%, газ - 26%, уголь - 25%, атомная энергетика - 2,4%.
В расчете на одного жителя Земли из ее недр ежегодно извлекается и перемещается 50 т сырого вещества, причем лишь 2 т из них превращаются в конечный продукт. При оценке экологических следствий жизнедеятельности городского населения ученые вывели так называемый экологический эквивалент современного человека. Это территория с частично или полностью разрушенными экосистемами, требуемая для обеспечения одного горожанина необходимыми условиями существования, а также для удаления отходов его жизнедеятельности. Например, для стран Балтийского региона она составляет от 4 до 12 га на человека. Если перемножить только эти минимальные 4 га на численность всех городских жителей планеты, мы получим территорию, равную 170 млн. км2 - больше всей поверхности суши!
Один житель индустриально развитых стран потребляет сегодня столько же ресурсов, сколько 20 человек из развивающегося мира. А потребление энергии одним американцем эквивалентно ее потреблению 14 китайцами, 36 индийцами, 280 непальцами и 531 жителем Эфиопии.
Для производства одной тонны риса расходуется около тысячи тонн воды, что ведет к катастрофическому понижению уровня грунтовых вод в рисосеющих странах и, как результат, к засолению пресных водоемов.
Как подсчитали экологи, в активном обороте сейчас находится от 50 до 100 тысяч искусственно синтезированных веществ, причем в 80% случаев воздействие их на живые организмы неизвестно и вряд ли когда-нибудь будет полностью изучено. Поток информации (обмен веществ) в отдельно взятой бактериальной клетке сопоставим по мощности с информационным потоком в современном персональном компьютере. Общее же количество отдельных живых клеток, взаимодействующих с окружающей средой и по-своему контролирующих биосферу на тончайшем приземном слое составляет 1028. Это на 20 порядков выше числа людей на Земле и на 22 порядка больше количества существующих компьютеров. Надо ли говорить, сколь малы шансы человечества преодолеть эту информационную пропасть, чтобы сравняться с природой в совершенстве ее механизмов биотической регуляции окружающей среды. Скорость техноэволюции, определяющей воздействие человека на биосферу, непрерывно растет. В конце XX века инновационный цикл в передовых отраслях занимал в среднем около 10 лет. В то же время темпы биоэволюции остаются почти неизменными, и на формирование новых «природных технологий» (новых видов) требуется порядка 104 лет. Эта разница в три порядка не оставляет природе никаких шансов выстоять в неравной борьбе. В 30-сантиметровом почвенном слое площадью в 1 м2 содержится более 1 трлн. микроорганизмов и гифов грибов, обеспечивающих возврат в окружающую среду элементов омертвелой органики. Именно эти организмы первыми гибнут в результате сельскохозяйственной обработки земли, внесения в нее минеральных удобрений и пестицидов. Внесение в почву азота в дозах 3 г/м2 в год снижает численность видов в ней на 20-50%.
По оценкам исследовательской организации "Geosciense Research Group", число природных катастроф в 1997-1999 годах возросло на четверть по сравнению с началом этого же десятилетия. Исследование причин лесных пожаров показало, что в 99% случаев они возникают по вине человека. Для оставшегося 1% причины установить не удалось.
2. Цели и задачи исследования
Цели и задачи исследования:
1. Изучить основные экологические проблемы современности.
2. Изучить методы расчетов результатов экологических исследований.
3. Изучить состояние экологических проблем Тверской области.
4. Изучить состояние, использование и охрана водных ресурсов.
Задачи этого теоретического реферата состоят в соотнесении и освоении эколого – математических вопросов. В преддверии года «Экологии» хотелось бы изучить вопросы представления математических индикаторов и критериев водоснабжения, водоотведения и охраны водных объектов, как одной из основных проблем экологии. Одновременно хотелось бы выяснитьо более конкретно значение цифр, используемых в экологических прогнозах, анализах и отчетах.
3. О глобальном потеплении языком цифр
1). Глобальная температура возросла на 0,7°С за последние 300 лет-когда наблюдалось изменение климата. Увеличение на 0,5°С произошло в 20 столетии, в основном в период с
1910 по 1940 год и с 1976 по настоящее время.
2). 4 из 5 самых теплых лет отмечались после 1990 года.
3). Последняя декада 20 века стала самой теплой, а 1998 год самым теплым за период наблюдений с 1861 года.
4). Январь - июнь 2002 года стал самым теплым началом года в северном полушарии.
5). Общее число холодных дней (когда средняя температура были ниже 0°С) уменьшилось с 15-20 в год в 20 веке до около 10 дней в год в настоящее время.
6). 1995 год увидел наибольшее число жарких дней в году за 225 лет ежедневных наблюдений - 26 дней с температурой выше 20°С.
7). Уровень моря повышается повсеместно, арктический лед истончается, осадки становятся интенсивнее в некоторых частях мира. В среднем уровень моря повысился от 0,1 до 0,2 м за последние 100 лет.
8). Область, занятая снежным покровом в северном полушарии уменьшилась с 1960 гг. на 10%.
9). Ледники в горах в неполярных областях значительно уменьшились в течение 20 столетия.
10). Во многих регионах северного полушария в умеренных и высоких широтах, происходит увеличение общего количества осадков, его скорость составляет 0,5-1% в декаду (10 лет).
11). В тех же регионах мира произошло увеличение частоты сильных дождей, на 2-4% за декаду.
12). В Азии и Африке возросла повторяемость и интенсивность засух в последние десятилетия
4. Статистическая обработка экологических исследований
Применение методов статистической обработки результатов экологических исследований позволяет получать пригодные для сравнения количественные характеристики распределения организмов, проводить саму процедуру сравнения, а также устанавливать зависимость между отдельными переменными, характеризующими среду обитания.
Применяемая в экологических исследованиях математическая статистика обладает широким набором методов, позволяющих решать самые разные, в том числе и очень сложные, задачи.
Главным преимуществом статистических методов является именно их универсальность - возможность применения одной и той же формулы для оценки совершенно различных объектов и типов задач.
Результаты многократных измерений одного фактора (параметра среды) в статистике называются рядом.
Все данные ряда при этом объединены каким-то общим признаком, который и находится в центре внимания исследователя. Все данные ряда обязательно обладают одной размерностью, т. е. измеряются в одинаковых единицах.
Для характеристики ряда используют три основных показателя: среднюю арифметическую, среднее квадратичное отклонение и коэффициент вариации; а также ошибки этих показателей (в первую очередь - ошибку средней).
Средняя арифметическая характеризует среднюю величину членов ряда. Она вычисляется как сумма значений всех членов ряда, деленная на число членов этого ряда.
Среднее квадратичное отклонение отражает то, насколько отдельные члены ряда отклоняются от среднего значения, при этом среднее квадратичное отклонение имеет ту же размерность, что и члены ряда (например, градусы С или число особей).
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 |
