Изучение побегов

1) Измеряют длину прироста каждого года, начиная от последнего, двигаясь последовательно по междоузлиям от года к году. Результаты записывают в таблицу 19.

2) Устанавливают толщину осевого побега (на примере двухлетнего).

3) В местах мутовок подсчитывают ветвление, выводится среднее.

4) На побегах устанавливают наличие некрозов (точечное или другой формы отмирание коры).

Изучение почек

1) Подсчитывают число сформировавшихся почек, вычисляют среднее.

2) Измеряют длину и толщину почек и результаты заносят .в таблицу 19

Таблица 19 Схема записи результатов измерений побегов и почек

Место взятия образца	Побеги				Почки
	Возраст, годы	длина осевых побегов	толщина осевых побегов	ветвление, шт.	число, шт.	длина, мм	толщина, мм

Примечание. Для построения карты состояния среды на определенной территории по реакциям хвойных все биометрические показатели выражаются в баллах (самый высокий балл - 5 - в чистой зоне) и наносятся на карту, а затем контурными линиями выделяются зоны разной степени загрязнения.

Обсуждение результатов и выводы

По данным лабораторной работы сделайте выводы, заметно ли ухудшение состояния хвойных деревьев в городе или промышленной зоне. Какие признаки отличаются у деревьев из разных районов? Как можно по полученным результатам оценить состояние воздушной среды в данном районе города (сравнить с пригородной зоной).

7 Экономические механизмы управления

качеством окружающей среды.

Компьютерная имитационная программа «Малая река»

Цель: Обучение рациональному управлению антропогенными экосистемами, в частности такому планированию сельскохозяйственного производства и строительства, которое обеспечивает одновременно и охрану природы, и получение высоких прибылей.

Оборудование: персональный компьютер с обучающей имитационной программой "Малая река".

Теоретическое введение

Загрязнения, которые поступают в среду через вентиляционные и сточные трубы предприятий и могут быть очищены на очистных сооружениях, называют организованными. Неорганизованные загрязнения, стекающие с полей или просачивающиеся через щели в аппаратуре, можно только уменьшить или способствовать их естественному разложению в природе.

Загрязнение водных экосистем. Реки и озера РФ загрязняются недостаточно очищенными сточными водами коммунального хозяйства и промышленности, смывом ядохимикатов и удобрений с полей, оседающими газодымовыми выбросами и утечкой нефти и нефтепродуктов. Важнейшие загрязнители: хлориды, сульфаты, нитраты, фосфаты, нефтепродукты, СПАВ, кадмий, ртуть, фенол, диоксины, пестициды и т.д. В результате загрязнений ухудшается качество воды как питьевого ресурса, обедняется животные и растительный мир водных экосистем, происходит эвтрофикация водоемов.

Загрязнение почвы. Накопление в почве химических веществ, представляющих опасность для живых организмов, т.е. загрязнение почв, складывается из выбросов промышленных предприятий, транспорта и сельскохозяйственных загрязнений. К сельскохозяйственным загрязнениям почв относятся пестициды и нитраты. Правда, наиболее стойкие хлорорганические пестициды сейчас практически не используются, но применявшиеся ранее препараты уже многие десятилетия передаются по пищевым цепям и опять попадают в почву. Нитраты, являясь обязательным компонентом почвы, должны содержаться в ней в оптимальных количествах. Важнейший источник нитратных загрязнений – это животноводческие комплексы и поля орошения.

Описание элементов системы:

1. Участок реки длиной 8640 м, шириной 10 м, глубиной 3м, со средней скоростью течения 6 м/мин. Во время паводка скорость течения и расход воды в реке повышается.

2. Промышленное предприятие, расположенное на берегу реки на расстоянии 1800 метров от начала участка, загрязняющее воду реки стоками, содержащими органическое загрязняющее вещество. Количество сточных вод зависит от интенсивности работы предприятия, которая может изменяться от 0 до 150 условных единиц продукции в сутки. Производство единицы продукции дает 0,1 куб. метра стоков с концентрацией органического загрязняющего вещества обеспечивающего БПК₅ 2000 мг/литр.

3. Животноводческий комплекс, расположенный на берегу реки на расстоянии 5400 метров от начала участка, на котором можно выращивать свиней (количеством от 0 до 2000 голов) или крупный рогатый скот (от 0 до 1000). На животноводческом комплексе в сутки на свинью образуется 4,5 литра навозной жижи с БПК5 - 6000 мг/л, на корову - 14 литров навозной жижи с БПК₅ - 8000 мг/л.

4. Сельскохозяйственные угодья, на которых можно выращивать пшеницу, рожь, ячмень, кукурузу, картофель. Для повышения урожайности есть возможность внесения азотных (не более 50 кг/га), калийных (не более 50 кг/га), фосфорных (не более 50 кг/га), органических удобрений (не более 20 т/га), известкования почвы (почва требует известкования, но не более 2 т/га), применения ядохимикатов (метафоса – для борьбы с вредными насекомыми, цинеба - для борьбы с болезнями растений, атразина - для борьбы с сорняками). При использовании ядохимикатов и удобрений необходимо учитывать, что дождевые и паводковые стоки будут загрязнять воду реки тем сильнее, чем больше внесено удобрений и ядохимикатов, а не усвоенные растениями и неразложившиеся вещества могут сохраняться в почве и донных осаждениях и загрязнять реку в последующие годы.

5. Жилой поселок берет воду реки для своих нужд. Если вода в реке недостаточно чистая, то затрачиваются средства на ее очистку. В модели установлены ПДК в воде: кислорода должно быть не менее 4 мг/л, стоков с предприятия с указанными БПК₅- не более 6 мг/л, атразина, метафоса и цинеба - не более 0,005, 0,02 и 0,03 мг/л, соответственно.

6. Передвижная станция контроля качества воды анализирует содержание кислорода, БПК₅, атразина, метафоса, цинеба в воде в любом выбранном месте участка реки.

Управление экосистемой

Вы будете полностью управлять всей хозяйственной жизнью региона, получать прибыль и финансировать природоохранные мероприятия. Цель работы - достижение максимальной прибыли от хозяйственной деятельности в бассейне реки с учетом затрат. При этом концентрации загрязняющих веществ в реке не должна превышать предельно допустимых норм. Иначе возникает экономический ущерб.

Программа рассчитана на 5 туров, каждый из которых соответствует 1 году. Каждый тур включает управляющее воздействие на систему и получение результатов. В управляющее воздействие входят:

- выбор интенсивности работы промышленного предприятия,

- выбор количества голов скота для выращивания на ферме (свиньи или крупный рогатый скот),

- выбор методов очистки сточных вод промышленного предприятия и фермы,

- выбор сельскохозяйственных культур для выращивания в бассейне реки,

- выбор количества применяемых удобрений и ядохимикатов,

- размещение передвижной станции контроля качества воды,

- выбор мероприятий по охране чистоты реки.

Природоохранные мероприятия и их стоимость

Лесополоса. Выращивание древесной и кустарниковой растительности по берегам реки способствует уменьшению дождевого стока и выноса загрязняющих веществ. Влияние лесополосы растет с увеличением возраста лесополосы. Посадки лесополосы шириной 10 метров стоит 1000 руб.

Вспашка. Разные виды вспашки в разной степени уменьшают дождевой сток:

- уплотненная на 16 % (стоимость вспашки 100 га - 1000 руб.),

- отвальная с микролиманами на 53 % (1900 руб.),

- безотвальная на 45 % (1700 руб.),

- отвальная глубиной 22-25 см на 62 % (2500 руб.),

- глубиной 35-37 см на 77 % (3000 руб.).

Очистка сточных вод. Для снижения концентрации загрязняющих веществ в сточных водах необходимо применять очистку. Использование механической очистки позволяет снизить концентрацию загрязняющих веществ, примерно, на 50 %, биологической очистки - на 80 %, биологической с доочисткой - на 98 %. Стоимость механической очистки 1 куб. м сточных вод - 0,05 руб., биологической - 0,38 руб., биологической с доочисткой – 2 руб.

Искусственная аэрация. Искусственная аэрация позволяет увеличить содержание кислорода в воде путем нагнетания воздуха в воду через аэраторы. Место искусственной аэрации можно изменять. При работе необходимо учесть, что концентрация кислорода зависит от концентрации органики (чем больше в воде органики, тем больше расходуется кислорода на ее разложение) и от температуры воды (чем выше температура, тем ниже концентрация кислорода). Повышение содержания кислорода в воде на 2 мг/л с помощью искусственной аэрации стоит 366 руб. в месяц.

Прибыль, затраты и экономический ущерб

Прибыль от ведения хозяйственной деятельности складывается из прибыли, полученной от реализации условной продукции предприятия - 12 руб. за единицу, животноводческого комплекса - (100*количество свиней) или (200*количество коров) руб. в год, урожая пшеницы - 30 руб. за центнер, ячменя - 30, ржи - 28, кукурузы - 12, картофеля - 10.

Затраты складываются из затрат на осуществление природоохранных мероприятий (см. выше) и затрат на внесение удобрений и ядохимикатов. Стоимость внесения метафоса (по 1 кг/га) - 434 руб., атразина - 1600, цинеба - 600, азотных удобрений - 400, калийных - 400, фосфорных - 400, органических (по 1 т/га) - 2000, известкования – 2000 руб.

Экономический ущерб зависит от качества воды в реке и складывается из потерь, связанных с ухудшением функционированием основных фондов промышленного предприятия; дополнительных затрат на очистку воды для жилого поселка; потерь из-за заболеваемости населения; затрат учреждений здравоохранения в связи с заболеваемостью населения; собственных затрат населения, связанных с поездками на отдых в другие места.

Порядок работы и оценка Ваших действий

После загрузки программы на экране появится заставка программы "МАЛАЯ РЕКА". Для продолжения работы необходимо нажать пробел. В начале тура задаются параметры функционирования системы с помощью клавиш "↑", "↓" и «ENTER». Числовые значения вводятся с помощью клавиш 0,1,2,...9. Дробная часть числа отделяется точкой (например, 3.5). После набора числа необходимо нажать «ENTER».

После задания параметров на экране можно наблюдать динамику концентраций кислорода, БПК₅, атразина, цинеба, метафоса в речной воде и изменение уровня воды в реке. Шаг вычислений один месяц. Можно посмотреть динамику концентраций веществ после дождя в течение 72 часов, а также изменение концентраций веществ не только в месте нахождения передвижной станции контроля качества воды, но и вдоль реки в выбранном месяце (клавиши F8 и F9 соответственно).

«Esc» - выход в операционную систему. По окончании пяти лет игрового времени программа подводит оценку деятельности обучаемого по полученной прибыли и нанесенному экономическому ущербу. Оценка "отлично" выставляется за прибыль 5 млн. руб. и экономический ущерб 0 руб. При худших показателях оценка, соответственно, снижается.

Задание 1 Определите влияние возраста лесополосы на ее природоохранную роль. В первый год посадите лесополосу, внесите в почву удобрения и ядохимикаты. Во все годы управляющие воздействия задавайте одинаковыми и наблюдайте за концентрациями и уменьшением экономического ущерба от загрязнения воды. Дозы веществ, вносимых в почву не должны быть большими, чтобы не вызвать вторичного загрязнения.

Задание 2 Определите влияние разных доз удобрений и ядохимикатов на урожайность с/х культуры, прибыль и экономический ущерб. Для этого выберите одну из культур и выращивайте ее сначала без удобрений, затем с половинной и, наконец, с максимальной дозой удобрений. Аналогично меняйте дозы пестицидов, используя оптимальную дозу удобрений. Наблюдайте за изменениями урожайности и экономических показателей.

Задание 3 Пронаблюдайте за воздействием вторичных загрязнений. Для этого в первый год внесите в почву большие дозы удобрений и ядохимикатов, а во второй год не вносите вообще. Наблюдайте на втором году концентрации веществ, попавших в воду за счет вторичного загрязнения, т.е. за счет взмыва донных осаждений и выноса веществ, не усвоенных растениями и оставшихся в почве.

Задание 4 Определите эффективность природоохранных мероприятий. Каждый год задавайте разные природоохранные воздействия (например, поочередно задавайте методы очистки сточных вод: 1-й год без очистки, 2-й год механическая очистка, 3-й год биологическая, 4-й биологическая с доочисткой), оставляя без изменения другие управляющие воздействия, и наблюдайте изменения концентраций веществ в реке и экономических характеристик. Определите оптимальный метод очистки сточных вод для предприятия, работающего с максимальной интенсивностью, и фермы с максимальным поголовьем скота.

Задание 5 Исходя из результатов, полученных в заданиях 1-4, обеспечьте в течение 5 лет максимально эффективное управление данной экосистемой. Выставленную компьютером оценку продемонстрируйте преподавателю.

Контрольные вопросы

1. Какие вредные воздействия на реку оказывают поля, ферма и предприятия?

2. Как нормируются содержание в воде вредных веществ?

3. Для чего нормировать содержание в воде кислорода?

4. Назовите применимые здесь природоохранные мероприятия.

5. Какая стратегия помогает получать высокую прибыль, нанося минимальный ущерб природе?

Библиографический список