Результаты поиска по \"математическая экология\". Старт в науке

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Мы получили в наследство невыразимо прекрасный
и многообразный сад, но беда в том,
что мы никудышные садовники.
Мы не позаботились о том,
чтобы усвоить простейшие правила садоводства.
Джеральд Даррелл,
«Путь кенгуренка»

Научно-техническая революция… посулив золотые горы
и дав многое из того, чем мы ныне гордимся,
породила иные, ранее неведомые проблемы.
Решить их на путях, проторенных уже,
не представляется возможным.
В.Р. Арсеньев,
«Звери-боги-люди».

В настоящее время термин «экология» стал очень популярным; как правило, его употребляют, говоря о неблагополучном состоянии окружающей нас природной среды. Вместе с тем, его нередко используют в сочетании такими словами, как «общество» , «семья» , «здоровье» , «культура» , «образование» . Как следствие, закономерен вопрос: «Что же, в конце концов, изучает эта наука?»

Термин «экология» (от греч.oikos – дом, жилище, родина и logos – слово, учение, наука), предложенный в 1868 г . немецким биологом Эрнстом Геккелем , дословно означает «наука о доме» . В самом широком смысле, экология – это комплекс наук об отношениях между организмами и факторами среды их обитания . При этом, некоторые науки экологического комплекса классифицируются не по объектам изучения, а по методам исследования, которые в них используются. Одним из таких направлений является «математическая экология» .

Математическая экология моделирует экологические процессы, т. е. возможные изменения в природе при изменении экологических факторов [Там же, с. 64]. При этом, небезынтересно отметить, что далеко не всегда возрастающим по сложности системам и объектам соответствуют все более усложняющиеся модели. Весь фокус состоит в том, что математическая модель вовсе не обязана детально описывать изучаемый объект, а может и должна отражать лишь самое важное для изучения.

В свете сказанного рассмотрим несколько примеров.

Пример №1. Алгебра, арифметика и биология . «Однажды в зоопарке я рассматривал зебр, серн, фламинго, нарвалов и бабочек. Всего я насчитал у них тридцать четыре ноги, четырнадцать крыльев, девять хвостов, шесть рогов и восемь ушей, - я хочу сказать, наружных ушей, а не внутренних. Сколько там было зебр? Сколько серн? Сколько фламинго? Сколько нарвалов? Сколько бабочек?»

Решение. Число зебр обозначим буквой x ; число серн - y ; фламинго - z ; нарвалов - u ; бабочек - v . Составим и заполним таблицу:

Решив полученную систему уравнений, найдем ответы на поставленные вопросы.

Пример №2. Загадка Каспийского моря . «Черное и каспийское моря произошли от одного древнего моря, которое было потом разделено Кавказскими горами на две части. Каспийское море замкнутое, Черное вытекает через Босфор и Дарданеллы в Средиземное море. Несмотря на это, Черное море намного соленее Каспийского. Это кажется необъяснимым, но вспомним, что у каспийского моря есть залив Кара-Богаз-Гол. На первый взгляд кажется, что это ничего не меняет, ведь оно по-прежнему остается замкнутым. Однако это не так, поскольку перемешивания вод Каспийского моря и залива не происходит: вода из Каспия все время течет в залив. Может ли это привести к опреснению Каспия?»

Решение. Введем обозначения: Q - общий приток вод в Каспий, I - превышение испарения над дождями в Каспии, I 1 - то же в заливе, q - интенсивность перетекания воды из Каспия в Кара-Богаз-Гол, и 1– скорости изменения объемов воды в Каспии и в заливе, ν - соленость вод рек, притекающих в Каспий, µ - соленость воды Каспия, и 1– скорость изменения количеств солей в Каспии и в заливе. Запишем уравнения:

= Q - I - q ,
1 = q - I 1,
= Qν - q µ,
1 = q µ ,

где Qν – интенсивность прибытия соли в Каспий, q µ - тоже для залива. Последнее уравнение показывает, что количество солей в заливе неограниченно растет со временем. В геологических масштабах времени можно считать, что= 1 = 0 , отсюда:

Q – I – q = 0,
q - I 1 = 0.

Как известно, концентрация солей в заливе давно достигла насыщения, и соли тысячелетиями осаждаются на его дне, образуя громадные залежи. Количество солей в Каспии возрастает до тех пор, пока Qν > q µ . При выполнении условия Qν = q µ рост солености Каспия прекращается, достигнув некоторого значения

µ* = Qν/q = (I+q) ν /= (1+I/q) ν .
Т. к. q = I 1 , то µ* = (1+ I / I 1 )ν ,

где I / I 1 – отношение интенсивностей испарения воды в Каспии и в заливе. Грубо приближенно оно равно отношению S / S 1 площадей Каспия и залива. С учетом этого:

µ* = (1+I/I1) ν = µ* = (1+S/S1) ν

Т. к. S ≈ 40S1 , то µ* ≈ 40ν . Количественные оценки показывают, что это меньше, чем соленость Каспия сегодня. Т. е. залив Кара-Богаз-Гол опресняет Каспийское море, что объясняет его меньшую соленость по сравнению с Черным. В геологических масштабах времени соленость Каспия будет продолжать уменьшаться.

Пример №3. Дифференциальная модель эволюции популяции . Рассмотрим один из важных биологических примеров, основным содержанием которого является исследование развития биосистемы посредством построения динамической модели изменения численности популяции каких-либо живых существ (бактерий, рыб, животных и пр.) с учетом различных факторов. Заметим, что популяции, как правило, существуют не изолированно, а во взаимодействии с другими популяциями. Наиболее важным типом такого взаимодействия является взаимодействие между жертвами и хищниками (например, караси – щуки, зайцы – волки и так далее). При этом отметим, что математические модели «…способствуют более глубокому пониманию закономерностей, раскрывают динамику процесса и связывают воедино разные формы движения материи. В школьном курсе физики мы уже сталкивались с тем, что одно и то же дифференциальное уравнение хорошо описывает и механические колебания маятника, и электромагнитные колебания в контуре. Попробуем эту идею распространить и на другие явления» .

Пусть y – количество особей в некоторой популяции хищников, аx – количество их жертв. Тогда скорость изменения количества хищников пропорциональна количеству жертв, а скорость убывания количества жертв пропорциональна количеству хищников, т.е. имеют место дифференциальные уравнения:

Отсюда получим:

Вводя обозначение ω 2 = ab , придем к выражению:

Последнее, как известно, описывает колебательный процесс с периодом

Таким образом, в данном приближении, изменение численности популяции хищников носит периодический характер. Значения параметров a и b определяются из многолетних наблюдений.

Резюмируем сказанное. Введение в математическую экологию неизбежно требует обращения к физике, химии, математике и информатике. Природные объекты являются высокоорганизованными системами, как на собственном структурном уровне, так и на уровне экосистем. Поэтому, вполне естественно утверждать, что основная цель математической экологии заключается в изучении теории и практики этой организации во всей ее сложности и гибкости, в ее действии и эволюции. И если вводный этап изучения заключается в том, чтобы определить такие факторы, как вес, рост,

Гершензон М. А. Головоломки профессора Головоломки. – М.: Дет. лит., 1989.

Неймарк Ю. И. Простые математические модели и их роль в постижении мира.//СОЖ, 1997, №3. С. 139-143.

Найдин А.А. Математические модели развивают мышление. // Физика (ИД «Первое сентября»), 2008, №12.

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение.

Цель работы:

Выяснить какой вклад вносит математика в экологию.

Показать практическое применение математики в вопросах экологии окружающей среды.

Задачи работы:

Изучить экологические проблемы

Дать количественную оценку состоянию природных объектов и явлений,положительных и отрицательных последствий деятельности человека.

Раскрыть вопросы о том, что происходит с экологией на нашей планете.

Выполнить практические исследовательские вычисления

Предлагаемая вниманию читателя исследовательская работа посвящена связи между математикой и экологией.

Актуальность и практическая значимость проводимого исследования заключается в том, что экологические проблемы приобрели первостепенное значение в мире,и возникла необходимость вовлечения нас, подрастающего поколения, для их решения.

Владимир Путин подписал Указ о проведении в 2017 году в Российской Федерации Года экологии. В целях привлечения внимания общества к вопросам экологического развития Российской Федерации, сохранения биологического разнообразия и обеспечения экологической безопасности. Математика и экология тесно связаны. Не зря математику называют царицей наук, ведь она применятся во многих дисциплинах, даже там, где, казалось, сложно представить ее применение. Каждый человек любящий свое дело, не требует дополнительных стимулов, чтобы восхищаться оригинальностью решения и его изяществом. Режут слух высказывания некоторых ребят, филологов, артистов, экологов, которые говорят: “Математика нам не нужна. Вот получу оценку в аттестат и забуду математику”. Не тут-то было. Сразу хочется переубедить таких людей, “развернуть” их лицом к математике. Ведь интересен не предмет сам по себе, а исследования окружающего мира посредством этого предмета. Вот таким исследованием взаимоотношений живых организмов между собой и средой их обитания занимается наука экология. Математика в экологии изучает модели экологических объектов и процессов. Экологические процессы моделирует математическая экология. То есть с помощью математики можно предсказать какие изменения произойдут в природе после изменения экологической обстановке.

Глава 1. Экологические проблемы современности.

Интересно, что настоящее время общая площадь лесов на планете составляет 42 млн.кв.м., из них 45% - леса России.

Примерно 10 тыс. лет назад на земном шаре шумели дремучие леса. Их площадь составляла более 60 млн.кв.м.

В последние годы площади вырубленных и сгоревших лесов в 7 раз превышают площади территорий, где посадили новые деревья.

Каждый год срубаются примерно 400 тыс. кв.м. леса. 125 млн. деревьев вырубается только для производства бумаги.

1.2. Что происходит с фауной и флорой?

С каждым годом на нашей планете становится все меньше и меньше диких животных. С начала 20 века учеными было открыто около 50 видов ранее неизвестных зверей и птиц. Но за это же время полностью исчезли с лица Земли не менее 100 других видов. Кроме того млекопитающих пропало 25 видов.

Люди, не задумываясь о завтрашнем дне, о своем будущем, будущем фауны и всей живой природы, хищнически уничтожали животных.

Каролингский попугай, бескрылая гагарка, луговая курочка, дронт, белокрылая гагарка, - виды птиц, истребленные человеком. Тур, тарпан, зебра квагга, стеллерова корова, - звери, которых мы больше не увидим.

Множество других видов животных и растений находятся на грани исчезновения, поскольку деятельность человека сильно изменяет среду их обитания, лишает источников питания.

За один солнечный день 1 гектар леса поглощает из воздуха 120-280 кг углекислого газа и выделяет 180-200 кг кислорода;

Одно дерево средней величины производит столько кислорода, сколько необходимо для дыхания 3-х человек(2.5 кг в день). Среднему человеку необходимо 0.83 кг кислорода в день;

Один гектар хвойных деревьев задерживает за год 40 тонн пыли, а лиственных - 100 тонн.

Все вышесказанное дает нам возможность сделать следующие выводы: Лес - уникальная экологическая система. Не зря леса называют легкими планеты. Очевидный факт: без лесов на планете не сможет выжить даже сегодняшнее 7-миллиардное население Земли, а что будет завтра, когда население в очередной раз удвоится, а лесов станет в два раза меньше? Сто лет назад леса покрывали три четверти суши. К настоящему времени осталась четверть. Большой ущерб лесам наносят пожары, участившиеся в последнее время: ежегодно во многих странах мира выгорают миллионы км 2 леса. Поэтому мы должны беречь наши леса и сажать деревья.

1.3 Чистый воздух.

Чистый воздух — залог здоровья и не только на улице, но и в помещении, например, в классе. В помещении количество кислорода уменьшается, а углекислого газа увеличивается. По мнению специалистов, в результате деятельности человека в атмосферу Земли ежегодно поступает 25,5 млрд тонн оксидов углерода, 190 млн тонн оксидов серы, 65 млн тонн оксидов азота, 1,4 млн тонн хлорфторуглеродов. В последние годы наибольшее количество вредных веществ в атмосферу выбрасывается с выхлопными газами автомобилей, причем их доля постоянно возрастает.

Автомобиль - главный источник экологических проблем.

Легковому автомобилю для сгорания 1 кг бензина требуется 2,5 кг кислорода. В среднем автомобилист проезжает за год 10 тыс. км. И сжигает 10 т бензина, расходуя 35 т кислорода и, выбрасывая в атмосферу 160 т выхлопных газов.

Каждый автомобиль, стирая шины, ежегодно поставляет в атмосферу 5-8 кг резиновой пыли.

1 га леса поглощает в год минимум 5 т углекислого газа и выделят 10 т кислорода. За 1 час этот участок леса поглощает весь углекислый газ, который выделяют при дыхании 200 человек.

Автомобильный транспорт - один из основных загрязнителей окружающей среды.Я провела расчеты о том, сколько угарного газа выделяют машины на моей улице и не превышает ли это норму. Для исследования я выбрала улицу Коломенская нашего города. Протяженность улицы 820 метров.

Сначала был осуществлен подсчет количества единиц автотранспорта 2-х видов (легковые автомобили, грузовые автомобили), проезжающих по улице в разное время, а затем произвели все необходимые расчеты.

Длина улицы Коломенская 820 метров

Машины, проезжающие

Легковых автомобилей -120

Грузовых - 10

Среднее число машин, проезжающих по улице Коломенская за 1 день

120- легковых машин

10- грузовых машин

Выброс угарного газа составляет:

Для легкового автомобиля - 2 г/км

Для грузового автомобиля - 10 г/км

Сколько угарного газа выделяет один автомобиль, проезжая по улице Коломенская?

Легковой автомобиль:

2 г/км * 0,82 км = 1,64 г/км

Грузовой автомобиль:

10 г/км * 0,82 км =8,2 г/км

Сколько СО выделяют все автомобили, проезжающие по ул.Коломенская.

1,64 * 120 =196,8г СО выделяют легковые автомобили;

8,2 * 10=82 г СО выделяют грузовые автомобили;

196,8 + 82= 278,8 г угарного газа выделяют все автомобили за один день.

Выделение угарного газа

За неделю: 278,8 * 7 =1951,6г =1,95 кг.

За месяц: 278,8 * 30 = 8364 г =8,4 кг.

За год: 8,4 * 12 =100,8 кг.

Предельно допустимая концентрация СО в воздухе: 0,02 мг/л

В результате проведенного исследования я выяснила, что

1. Угарный газ отрицательно влияет на здоровье человека. Основу выхлопных газов, являющихся вредными для здоровья человека и окружающей среды, составляют - угарный газ, оксиды азота (IV), углеводороды, свинец.

2. Для снижения вредности топлива, необходимо применять водородные двигатели. У них отработанные газы представляют собой пары воды и полностью экологичны. Но эти двигатели, к сожалению, пока не нашли широкого применения.

1.4 Вода.

Каждому ясно, как велика роль воды в жизни нашей планеты и в особенности в существовании биосферы.

Морями и океанами покрыто около 70% земной поверхности, а на пресную воду приходится лишь 2 % всего объема водных запасов планеты.

В среднем в мире каждый городской житель расходует 100 литров воды ежедневно.

Представьте, если каждый человек в день сэкономит хотя бы 1 л. Воды, а в мире проживает примерно 7,3 млрд. человек, значит экономия в день составит 7 300 000 000 литров воды.

Биологическая потребность человека и животных в воде за год в 10 раз превышает их собственную массу. Еще более внушительны бытовые, промышленные и сельскохозяйственные нужды человека. Так, «для производства тонны мыла требуется 2 тонны воды, сахара — 9, изделий из хлопка — 200, стали 250, азотных удобрений или синтетического волокна — 600, зерна — около 1000, бумаги — 1000, синтетического каучука — 2500 тонн воды».

Использованная человеком вода в конечном счете возвращается в природную среду. Но, кроме испарившейся, это уже не чистая вода, а бытовые, промышленные и сельскохозяйственные сточные воды, обычно не очищенные или очищенные недостаточно. Таким образом, происходит загрязнение пресноводных водоемов — рек, озер, суши и прибрежных участков морей.

Все мы используем воду, поэтому на нас лежит и ответственность за ее охрану от загрязнения и экономию. Морями и океанами покрыто около 70 % земной поверхности, а на пресную воду приходится всего лишь 2 % от всего объема водных запасов планеты.

Нормы качества питьевой воды содержатся в специальном документе - Государственном стандарте “Вода питьевая”. Этот стандарт качества устанавливает предельно допустимые уровни содержания химических веществ, встречающихся в природных водах или добавляемых к воде в процессе ее обработки. Так, содержание алюминия не должно превышать 0,5 мг на 1 л воды, бериллия - 0,0002 мг на 1 л, молибдена - 0,25 мг на 1 л, мышьяка - 0,05 мг на 1 л, свинца - 0,03 мг на 1 л, фтора - 0,07 мг на 1 л, полиакриламида - 2 мг на 1 л. Также к группе показателей качества питьевой воды отнесены железо (не более 0,3 мг/л), марганец (не более 0,1 мг/л), медь (не более 0,1 мг/л), полифосфаты (не более 3,5 мг/л), цинк (не более 5 мг/л). Сухой остаток, образующийся после выпаривания воды, не должен превышать 1000 мг/л.

А сколько же нужно человеку воды каждый день? В бытовых целях вода расходуется для питья, приготовления пищи, стирки, мытья, смыва нечистот в канализацию и поливки сада и огорода. Оказалось, что наша семья из 4 человек, расходует в сутки более 322 л воды. Норма расхода на 1 человека в месяц 2,5м3 . 2,5м3X4=10м3.=10000дм3=10000л. 1000л:31день =322л. Это большой объем. Качественно чистой воды на Земле не хватает.

Ученые утверждают, что при использовании современных технологий расходы воды в быту могут быть сокращены на ⅓, в сельском хозяйстве — вдвое, а в промышленности — почти в 10 раз.

Я сравнила две семьи. Одна из которых экономит воду, а другая нет. Все расчеты приведены в таблице.

	Семья, которая экономит воду.		Семья, которая не экономит воду.
	Показания счётчика		Показания счётчика

Проведенное исследование позволило мне сделать следующий вывод:

Если семья,которая не экономит воду, сэкономит хотя бы 20% водопроводной воды от того объема, которым обычно пользуется, то за год такое количество воды может образовать озеро диаметром 200 м. и глубиной 2 метра.

1.5 Почва.

Почва обладает плодородием — является наиболее благоприятной средой обитания для подавляющего большинства живых существ. Показательно также, что по их биомассе почва (суша Земли) почти в 700 раз превосходит океан, хотя на долю суши приходится менее 1/3 земной поверхности. Почву часто называют главным богатством любого государства в мире, поскольку на ней и в ней производится около 90% продуктов питания человечества. Деградация почв сопровождается неурожаями и голодом, приводит к бедности государств, а гибель почв может вызвать гибель всего человечества. В нормальных естественных условиях все процессы, происходящие в почве, находятся в равновесии. Но нередко в нарушении равновесного состояния почвы повинен человек. В результате развития хозяйственной деятельности человека происходит загрязнение, изменение состава почвы и даже ее уничтожение. За неделю только наша семья использует более 10 полиэтиленовых пакетов. В нашем селе проживает 200 семьей, если каждая семья использует более 10 полиэтиленовых пакетов, то 200X10 пакет=2000пакет. Для разложения таких пакетов требуется 200 лет. Если мы безрассудно будем выбрасывать сейчас пакеты, то в течение десятков лет почва будет содержать вредные вещества.

Накопление мусора, отравление почвы - экологическая проблема. В среднем ежегодно человек выбрасывает 10 кг мусора.

Около 3,5 млрд т мусора ежегодно образуется в России. Специалисты подсчитали, что если мусор не уничтожать, то через 10-15 лет он покроет нашу Планету слоем толщиной 5 метров.

Большую часть мусора составляют предметы из пластмассы (70%), на втором месте стеклянные и жестяные предметы (25%), и на третьем месте деревянные и бумажные отходы (5%)

Я провела расчеты и выяснила,что моя семья в год выбрасывает 540 бутылок (из-под молока, напитков, растительного масла и т. д.)

В Санкт-Петербурге по данным 2017 года - 5 200 000 человек. В среднем в семье 4 человека, тогда: 5 200 000:4= 1 300 000 семей.

Какую площадь займут 78 000 000 бутылок, если их разложить в ряд?

Диаметр одной пластиковой бутылки - 9 см, длина бутылки -32 см, площадь, занимаемая одной бутылкой 9*32=288 кв. см.

Площадь, занимаемая 78 000 000 пластиковыми бутылками: 288*702000000 =202176000000 кв. см=20217600 кв. м

Подводя итоги вышесказанному необходимо отметить следующее:

Почва — важнейший природный ресурс, который при длительном использовании не убавляется, а сохраняется и даже улучшается.

Почву необходимо беречь от разрушения и охранять от загрязнения. Нужно всегда убирать мусор после себя и складывать в специально отведенные для этого места. Большую часть из того, что мы выбрасываем (пластмасса, металл, стекло, бумага) может быть использована повторно.

Глава II Пути решения .

1. Начнем с себя самих - будем выбрасывать мусор только в мусорные баки, урны- «Чисто не там,где убирают, а там где не сорят!»

2. Чаще будем проводить субботники по уборке территории.

3.Вывесить плакаты с природоохранной темой в лесу, в местах возможного появления свалок.

4.Ликвидация мусора на несанкционированных свалках в пределах города.

5. Бережно относиться к учебникам.

6. Собирать макулатуру.

7.Вернуть природе лес, который был срублен для изготовления наших учебников и тетрадей (высаживать больше деревьев, цветов)

8. Экономить воду

Заключение

Все вышесказанное дает нам возможность сделать следующие выводы:

Мое предположение о том, что математика напрямую связана с экологией, подтвердилось.

При изучении экологии возникает много вопросов, ответы на которые можно получить при помощи математики.

Математика позволяет проводить точные измерения, делать расчеты и подтверждать наблюдения.

Математика создает условия для умения давать количественную оценку состояния природных объектов и явлений, положительных и отрицательных последствий деятельности человека в природе и социальном окружении. Текстовые задачи имеют возможность для раскрытия вопросов о среде обитания, заботы о ней, рациональном природопользовании, восстановлении и приумножении ее природных

Список литературы :

«Я познаю мир. Экология». А.Е. Чижевский -Астрель- 2003г.

«Экология России». Б.М. Миркин-М:АО МДС, Юнисам, 1995,-232с.

«Охрана природы». А.В.Михеев-Просвещение, 2000г.144с.

Энциклопедия для детей. «Математика». - М.: Аванта +, 2003г. - 688с.

Интернет-ресурсы

Экология - развивающаяся междисциплинарная область знаний, включающая представления практически всех наук о взаимодействиях живых организмов, в том числе человека, с окружающей средой. До середины XX века экология представляла собой одну из биологических дисциплин, а именно, науку о взаимодействии организмов с окружающей средой. Современная экология, наряду с этим, включает в себя науку и практические методы контроля за состоянием окружающей среды - мониторинг, охрану окружающей среды, учение о биогеоценозах и антропологических воздействиях на природные экосистемы, эколого-экономические и эколого-социальные аспекты. Все это определяет и предмет математической экологии, объединяющей математические модели и методы, используемые при решении проблем экологии.

Фундаментом математической экологии является математическая теория динамики популяций (см. Динамика популяций), в которой фундаментальные биологические представления о динамике численности видов животных, растений, микроорганизмов и их взаимодействии формализованы в виде математических структур, в первую очередь, систем дифференциальных, интегро-дифференциальных и разностных уравнений.

Любая экосистема состоит из нелинейно взаимодействующих подсистем, которые можно упорядочить в некоторую иерархическую структуру. По мере объединения компонентов, или подмножеств, в более крупные функциональные единицы, у этих новых единиц возникают свойства, отсутствующие у составляющих ее компонентов. Такие качественно новые «эмерджентные» свойства экологического уровня или экологической единицы не являются простой суммой свойств компонентов. Следствием является невозможность изучения динамики сложных экосистем путем их иерархического расчленения на подсистемы и последующего изолированного изучения этих подсистем, поскольку при этом неизбежно утрачиваются свойства, определяемые целостностью изучаемой системы.

Воздействие внешних факторов на экологическую систему также нельзя рассматривать независимо друг от друга, так как комбинированное действие нельзя свести к сумме действующих факторов. Тем более сложной задачей является количественное описание реакции сложной системы на комплексное воздействие различных факторов.

Все эти обстоятельства приводят к невозможности описать сложные экосистемы с помощью простых редуцированных «ме- ханизменных» моделей. Необходимы либо сложные имитационные модели, объединяющие в одну сложную систему на модельном уровне знания об элементах системы и типах их взаимодействия, либо упрощенные интегрированные модели типа «воздействие-отклик», интегрирующие данные большого числа наблюдений над экосистемой.

Имитационные компьютерные модели включают представления о компонентах систем и их взаимосвязях как в виде собственно математических объектов: формул, уравнений, матриц, логических процедур, так и в виде графиков, таблиц, баз данных, оперативной информации экологического мониторинга. Такие многомерные модели позволяют объединить разнородную информацию об экологической или эколого-экономической системе, «проигрывать» различные сценарии развития и вырабатывать на модели оптимальные стратегии управления, что невозможно делать на реальной системе в силу ее уникальности и ограниченности времени.

Имитационный подход, также как и моделирование экосистем с помощью функций отклика, требует высокоразвитой вычислительной техники, поэтому математическая экология, как развитая и практически используемая наука, получила распространение только в последние десятилетия XX века. Широкое применение математического аппарата стимулировало развитие

теоретической экологии. Построение математических моделей требует упорядочивания и классификации имеющейся информации об экосистемах, приводит к необходимости планировать систему сбора данных и позволяет объединить на содержательном уровне совокупность физических, химических и биологических сведений и представлений об отдельных происходящих в экосистемах процессах.

Экология (от греч. ойкос - дом и логос — учение) — наука о законах взаимодействия живых организмов со средой их обитания.

Основателем экологии считается немецкий биолог Э. Геккель (1834- 1919 гг.), который впервые в 1866 г. употребил термин «экология». Он писал: «Под экологией мы подразумеваем общую науку об отношении организма и окружающей среды, куда мы относим все "условия существования" в широком смысле этого слова. Они частично являются органической частично неорганической природы».

Первоначально этой наукой была биология, изучающая популяции животных и растений в среде их обитания.

Экология изучает системы уровня выше отдельного организма. Основными объектами ее изучения являются:

популяция - группа организмов, относящихся к одному или сходным видам и занимающих определенную территорию;
, включающая биотическое сообщество (совокупность популяций на рассматриваемой территории) и среду обитания;
- область распространения жизни на Земле.

К настоящему времени экология вышла за рамки собственно биологии и превратилась в междисциплинарную науку, изучающую сложнейшие проблемы взаимодействия человека с окружающей средой. Экология прошла сложный и длительный путь к осознанию проблемы «человек — природа», опираясь на исследования в системе «организм — среда».

Взаимодействие Человека с Природой имеет свою специфику. Человек наделен разумом, и это дает ему возможность осознать свое место в природе и предназначение на Земле. С начала развития цивилизации Человек задумывался о своей роли в природе. Являясь, безусловно, частью природы, человек создал особую среду обитания, которая называется человеческой цивилизацией. По мере развития она все больше вступала в противоречие с природой. Сейчас человечество уже подошло к осознанию того, что дальнейшая эксплуатация природы может угрожать его собственному существованию.

Актуальность этой проблемы, вызванной обострением экологической обстановки в масштабах всей планеты, привела к «экологизации» — к необходимости учета законов и требований экологии — во всех науках и во всей человеческой деятельности.

Экологией в настоящее время принято называть науку о «собственном доме» человека — биосфере, ее особенностях, взаимодействии и взаимосвязи с человеком, а человека — со всем человеческим обществом.

Экология является не только интегрированной дисциплиной, где оказываются связанными физические и биологические явления, она образует своеобразный мост между естественными и общественными науками. Она не относится к числу дисциплин с линейной структурой, т.е. развивается не по вертикали — от простого к сложному, — она развивается по горизонтали, охватывая все более широкий круг вопросов из различных дисциплин.

Ни одна отдельная наука не способна решить все задачи, связанные с совершенствованием взаимодействия между обществом и природой, поскольку это взаимодействие имеет социальные, экономические, технологические, географические и другие аспекты. Решать эти задачи может лишь интегрированная (обобщающая) наука, какой и является современная экология.

Таким образом, из несамостоятельной дисциплины в рамках биологии экология превратилась в комплексную междисциплинарную науку - современную экологию — с ярко выраженной мировоззренческой составляющей. Современная экология вышла за пределы не только биологии, но и в целом. Идеи и принципы современной экологии имеют мировоззренческий характер, поэтому экология связана не только с науками о человеке и культуре, но и с философией. Столь серьезные изменения позволяют заключить, что, несмотря на более чем столетнюю историю экологии, современная экология — наука динамичная.

Цели и задачи современной экологии

Одной из главных целей современной экологии как науки является изучение основных закономерностей и развитие теории рационального взаимодействия в системе «человек — общество — природа», рассматривая человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.

Главнейшая цель современной экологии на данном этапе развития человеческого общества — вывести Человечество из глобального экологического кризиса на путь устойчивого развития, при котором будет достигнуто удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения без лишения такой возможности будущих поколении.

Для достижения этих целей экологической науке предстоит решить ряд разнообразных и сложных задач, в том числе:

разработать теории и методы оценивания устойчивости экологических систем на всех уровнях;
исследовать механизмы регуляции численности популяций и биотического разнообразия, роли биоты (флоры и фауны) как регулятора устойчивости биосферы;
изучить и создать прогнозы изменений биосферы под влиянием естественных и антропогенных факторов;
оценивать состояния и динамики природных ресурсов и экологических последствий их потребления;
разрабатывать методы управления качеством окружающей среды;
формировать понимание проблем биосферы и экологическую культуру общества.

Окружающая нас живая среда не является беспорядочным и случайным сочетанием живых существ. Она представляет собой устойчивую и организованную систему, сложившуюся в процессе эволюции органического мира. Любые системы поддаются моделированию, т.е. можно предсказать, как та или иная система отреагирует на внешнее воздействие. Системный подход — основа изучения проблем экологии.

Структура современной экологии

В настоящее время экология разделилась на ряд научных отраслей и дисциплин , подчас далеких от первоначального понимания экологии как биологической науки об отношениях живых организмов с окружающей средой. Однако в основе всех современных направлений экологии лежат фундаментальные идеи биоэкологии , которая сегодня представляет собой совокупность различных научных направлений. Так, например, выделяют аутэкологию, исследующую индивидуальные связи отдельного организма со средой; популяционную экологию , занимающуюся отношениями между организмами, которые относятся к одному виду и живут на одной территории; синэкологию , комплексно изучающую группы, сообщества организмов и их взаимосвязи в природных системах (экосистемах).

Современная экология представляет собой комплекс научных дисциплин. Базовой является общая экология , изучающая основные закономерности взаимоотношений организмов и условий среды. Теоретическая экология исследует общие закономерности организации жизни, в том числе в связи с антропогенным воздействием на природные системы.

Прикладная экология изучает механизмы разрушения биосферы человеком и способы предотвращения этого процесса, а также разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов. Прикладная экология базируется на системе законов правил и принципов теоретической экологии. Из прикладной экологии выделяются следующие научные направления.

Экология биосферы , изучающая глобальные изменения, происходящие на нашей планете в результате воздействия хозяйственной деятельности человека на природные явления.

Промышленная экология , изучающая влияние выбросов предприятий на окружающую среду и возможности уменьшения этого влияния путем совершенствования технологий и очистных сооружений.

Сельскохозяйственная экология , изучающая способы получения сельскохозяйственной продукции без истощения ресурсов почвы при сохранении окружающей среды.

Медицинская экология, изучающая болезни человека, связанные с загрязнением окружающей среды.

Геоэкология , изучающая строение и механизмы функционирования биосферы, связь и взаимосвязь биосферных и геологических процессов, роль живого вещества в энергетике и эволюции биосферы, участие геологических факторов в возникновении и эволюции жизни на Земле.

Математическая экология моделирует экологические процессы, т.е. изменения в природе, которые могут произойти при изменении экологических условий.

Экономическая экология разрабатывает экономические механизмы рационального природопользования и охраны окружающей среды.

Юридическая экология разрабатывает систему законов, направленных на защиту природы.

Инженерная экология - сравнительно новое направление экологической науки, изучает взаимодействия техники и природы, закономерности формирования региональных и локальных природно- технических систем и способы управления ими в целях защиты природной среды и обеспечения экологической безопасности. Она обеспечивает соответствие техники и технологии промышленных объектов экологическим требованиям

Социальная экология возникла совсем недавно. Лишь в 1986 г. во Львове состоялась первая конференция, посвященная проблемам этой науки. Наука о «доме», или месте обитании социума (человека, общества), изучает планету Земля, а также космос — как жизненную среду социума.

Экология человека - часть социальной экологии, рассматривающая взаимодействие человека как биосоциального существа с окружающим миром.

- одно из новых самостоятельных ответвлений экологии человека - наука о качестве жизни и здоровье.

Синтетическая эволюционная экология — новая научная дисциплина, включающая частные направления экологии — общую, био-, гео- и социальную.

Краткий исторический путь развития экологии как науки

В истории развития экологии как науки можно выделить три основных этапа. Первый этап - зарождение и становление экологии как науки (до 1960-х годов), когда накапливались данные о взаимосвязи живых организмов со средой их обитания, были сделаны первые научные обобщения. В этот же период французский биолог Ламарк и английский священник Мальтус впервые предупреждают человечество о возможных негативных последствиях воздействия человека на природу.

Второй этап - оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний (после 1960-х до 1950-х годов). Начало этапа ознаменовалось выходом в свет работ русских ученых К.Ф. Рулье, Н.А. Северцева, В.В. Докучаева, впервые обосновавших ряд принципов и понятий экологии. После исследований Ч. Дарвина в области эволюции органического мира немецкий зоолог Э. Геккель первый понял, что Дарвин называл «борьбой за существование», представляет собой самостоятельную область биологии, и назвал ее экологией (1866 г.).

Как самостоятельная наука экология окончательно оформилась в начале XX столетия. В этот период американский ученый Ч. Адаме создал первую сводку по экологии, публикуются и другие важные обобщения. Крупнейший русский ученый XX в. В.И. Вернадский создает фундаментальное учение о биосфере.

В 1930-1940-е годы сначала английский ботаник А. Тенсли (1935 г.) выдвинул понятие «экосистема» , а несколько позжеВ. Я. Сукачев (1940 г.) обосновал близкое ему представление о биогеоценозе.

Третий этап (1950-е годы — до настоящего времени) — превращение экологии в комплексную науку, включающую в себя науки об охране окружающей человека среды. Одновременно с развитием теоретических основ экологии решались и прикладные вопросы, связанные с экологией.

В нашей стране в 1960-1980-е годы практически ежегодно правительство принимало постановления об усилении охраны природы; были изданы земельный, водный, лесной и иные кодексы. Однако, как показала практика их применения, они не дали требуемых результатов.

Сегодня Россия переживает экологический кризис: около 15% территории фактически являются зонами экологического бедствия; 85% населения дышат воздухом, загрязненным существенно выше ПДК. Растет число «экологически обусловленных» заболеваний. Наблюдается деградация и сокращение природных ресурсов.

Аналогичное положение сложилось и в других странах мира. Вопрос о том, что произойдет с человечеством в случае деградации природных экологических систем и утраты биосферой способности поддерживать биохимические циклы, становится одним из наиболее актуальных.

Хамзин Идель Фанисович

Исседовательская работа

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное образовательное учреждение
“Староромашкинская средняя общеобразовательная школа”
Чистопольского муниципального района РТ

Тема:

«Экология и математика»

Секция: «Экология»

Выполнил : Хамзин Идель Фанисович,

ученик 4 класса

МБОУ «Староромашкинская СОШ»

Чистопольского района РТ

Руководитель : Хамзина Гульназ Ринатовна, учитель начальных классов,

Второй квалификационной

Кинская СОШ» Чистопольского

Района РТ

Чистополь, 2015

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………..…3

Основная часть

I. «Числа» в окружающем воздухе……………………………..…..…5

II. Деревья - бесценная часть окружающей среды ….……………7

III. Математики предупреждают: «Не лей воду попусту»…………9

IV. Вред почве от пакетов ……………………………………......11

V. Пчелы-математики………………………………………….……12

VI. Учимся экономить на пользу экологии…………………..…….14

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………….…..….…15

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………..………...……………………………....16

ПРИЛОЖЕНИЕ…………………………………………………………

Введение

Загрязнение окружающей среды имеет почти такую же долгую историю, что и история самого человечества. Долгое время первобытный человек мало чем отличался от других видов животных и в экологическом смысле находился в равновесии с окружающей средой. К тому же численность человечества была невелика.

С течением времени в результате развития биологической организации людей, их умственных способностей, человеческий род выделился среди других видов: возник первый вид живых существ, воздействие которых на все живое представлял собой потенциальную угрозу в природе.

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор, как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало выражать разнообразные проявления и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию.

Для жизни человеку нужны чистый воздух, качественная вода, незараженная почва, растения, энергетические ресурсы и другие, но с развитием цивилизации вредное воздействие людей на природу становится угрожающим для нее. Может ли математика помочь экологии? Давайте рассмотрим на примере.

Наша школа расположена в красивом месте, в центре села. Недалеко от села есть небольшой лес. Нам очень хочется, чтобы лес был чистым, ухоженным, чтобы в нем всегда слышалось пение птиц, а белки, зайчата радовали глаз. Поэтому нас, учеников школы, волнуют вопросы экологии. На уроках математики мы решили выяснить, как знания по математике могут помочь в решении вопросов экологии.

Я свое исследование начал с воздуха, ведь он среда нашего обитания, без которого наша жизнь невозможна. От качества воздуха в огромной мере зависит качество жизни, и это стоит того, чтобы познакомиться с воздухом подробнее. Воздух – смесь газов, из которых состоит атмосфера Земли: азот (78,09% по объему), кислород (20,95%), благородные газы (0,94%), углекислый газ (0,03%) и множество (примерно две тысячи) микропримесей. Средняя плотность воздуха при нормальных условиях 1,29 грамма на литр, растворяемость в воде 29,2 кубических сантиметров на литр. Но это – чистый воздух. Реальный воздух, которым мы дышим, может очень сильно отличаться от указанных параметров.

К сожалению, воздух, которым мы дышим в городах и закрытых помещениях, представляет собой жуткий коктейль из промышленных выбросов, автомобильных выхлопных газов, ароматов свалок, пыли, табачного дыма и других ядовитых веществ, а также бактерий и вирусов.

Цель моей работы доказать роль математики в экологии.

Задачи:
- знакомство с экологическими проблемами нашего села и нахождение решения этих проблем;

Применение знаний при решении задач экологического содержания.

« Числа» в окружающем воздухе

Чистый воздух - залог здоровья и не только на улице, но и в помещении, например, в классе. В помещении количество кислорода уменьшается, а углекислого газа увеличивается. По мнению специалистов, в результате деятельности человека в атмосферу Земли ежегодно поступает 25,5 млрд тонн оксидов углерода, 190 млн тонн оксидов серы, 65 млн тонн оксидов азота, 1,4 млн тонн хлорфторуглеродов. В последние годы наибольшее количество вредных веществ в атмосферу выбрасывается с выхлопными газами автомобилей, причем их доля постоянно возрастает. Например, в Москве выбросы вредных веществ от автотранспорта превышают 800 тыс.тонн в год, что составляет 70% от общего количества загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу города за год.

В нашем селе 90 легковых, 6 грузовых автомобиля. Автомобильный транспорт - один из основных загрязнителей окружающей среды. Для исследования мы выбрали улицу Центральная нашего села. Протяженность участка 2000 метров.

Длина улицы Центральная 2000 метров = 2км

Машины, проезжающие

Легковых автомобилей –20

Грузовых – 10

Среднее число машин, проезжающих по улице Центральная за 1 день

20- легковых машин

10- грузовых машин

Выброс угарного газа составляет:

Для легкового автомобиля – 2 г/км

Для грузового автомобиля – 10 г/км

Сколько угарного газа выделяет один автомобиль, проезжая по улице Центральная?

Легковой автомобиль:

2 г/км * 2 км = 4 г/км

Грузовой автомобиль:

10 г/км * 2 км =20 г/км

Сколько СО выделяют все автомобили, проезжающие по ул. Центральная.

4 * 20 =40г СО выделяют легковые автомобили;

20 * 10=200 г СО выделяют грузовые автомобили;

40 + 200= 24 0г угарного газа выделяют все автомобили за один день.

Выделение угарного газа

За неделю: 240* 7 =1680г =1,68 кг.

За месяц: 240 * 30 = 7200 г =7,2 кг.

За год: 7,2* 12 =86,4 кг.

Предельно допустимая концентрация СО в воздухе: 0,02 мг/л

Выводы:

1. Угарный газ отрицательно влияет на здоровье человека. Основу выхлопных газов, являющихся вредными для здоровья человека и окружающей среды, составляют – угарный газ, оксиды азота (IV), углеводороды, свинец.

Деревья - бесценная часть окружающей среды

Они очищают загрязненный воздух, вырабатывают кислород, очищают воздух от болезнетворных микробов. В лесах находят стол и дом множество видов растений, животных и микроорганизмов.

Продолжительность жизни у различных видов деревьев не одинакова. Осина живет сравнительно недолго – менее 100 лет. Возраст ели может достигать 600 лет. Для сосны, произрастающей в Белых горах восточной Калифорнии, 500 и даже 1000 лет еще не старость. Как и все живое, деревья умирают от возраста и болезней.

А в последние годы площади вырубленных и сгоревших лесов в 7 раз превышают площади территорий, где посадили новые деревья. Оказывается, что лиственный лес в 2 раза лучше очищает воздух от пыли, чем хвойный. Представьте, если каждый житель нашей страны вырастит за свою жизнь хотя бы одно дерево, то их увеличится на 141, 93 млн деревьев. Наш пришкольный участок очень большой. На участке растут 50 берез, 10 большие сосны. В 2011 году школьники и учителя посадили 30 саженцев дуба, 35 саженцев сосны.

Факты:

Один гектар хвойных деревьев задерживает за год 40 тонн пыли, а лиственных - 100 тонн. Интересно узнать, сколько кислорода выделяют деревья в нашем пришкольном участке?

10 сосен+50 берез =60 дерево

60 деревоX2,5кг кислорода=150 кг кислорода

150 кг кислорода:0,83кг=180 человек. В нашей школе обучается 59 учащихся, преподают 16 учителей, технического персонала – 4 - всего 79 человек. Следовательно, выделяемый деревьями кислород достаточен для нас, поэтому нам полезно чаще проветривать класс.

Вывод: Лес – уникальная экологическая система. Не зря леса называют легкими планеты. Очевидный факт: без лесов на планете не сможет выжить даже сегодняшнее 6-миллиардное население Земли, а что будет завтра, когда население в очередной раз удвоится, а лесов станет в два раза меньше? Сто лет назад леса покрывали три четверти суши. К настоящему времени осталась четверть. Большой ущерб лесам наносят пожары, участившиеся в последнее время: ежегодно во многих странах мира выгорают миллионы км 2 леса. Поэтому мы должны беречь наши леса и сажать деревья.

Математики предупреждают: «Не лей воду попусту»

Каждому ясно, как велика роль воды в жизни нашей планеты и в особенности в существовании биосферы.

Биологическая потребность человека и животных в воде за год в 10 раз превышает их собственную массу. Еще более внушительны бытовые, промышленные и сельскохозяйственные нужды человека. Так, «для производства тонны мыла требуется 2 тонны воды, сахара - 9, изделий из хлопка - 200, стали 250, азотных удобрений или синтетического волокна - 600, зерна - около 1000, бумаги - 1000, синтетического каучука - 2500 тонн воды».

Использованная человеком вода в конечном счете возвращается в природную среду. Но, кроме испарившейся, это уже не чистая вода, а бытовые, промышленные и сельскохозяйственные сточные воды, обычно не очищенные или очищенные недостаточно. Таким образом, происходит загрязнение пресноводных водоемов - рек, озер, суши и прибрежных участков морей.

Нормы качества питьевой воды содержатся в специальном документе – Государственном стандарте “Вода питьевая”. Этот стандарт качества устанавливает предельно допустимые уровни содержания химических веществ, встречающихся в природных водах или добавляемых к воде в процессе ее обработки. Так, содержание аллюминия не должно превышать 0,5 мг на 1 л воды, бериллия – 0,0002 мг на 1 л, молибдена – 0,25 мг на 1 л, мышьяка – 0,05 мг на 1 л, свинца – 0,03 мг на 1 л, фтора – 0,07 мг на 1 л, полиакриламида – 2 мг на 1 л. Также к группе показателей качества питьевой воды отнесены железо (не более 0,3 мг/л), марганец (не более 0,1 мг/л), медь (не более 0,1 мг/л), полифосфаты (не более 3,5 мг/л), цинк (не более 5 мг/л). Сухой остаток, образующийся после выпаривания воды, не должен превышать 1000 мг/л.

В нашем селе проживает 642 человека. Предположим, что большинство из них при чистке зубов держат кран все время открытым, тогда как остальные открывают его только на то время, когда они моют щетку и полощут рот. В среднем эта процедура занимает около 3 минут, а в это время вода течет из крана со скоростью 2 л/мин. Если все жители станут чистить зубы при постоянно открытом кране, два раза в день утром и вечером, то они израсходуют 2л X 3мин=6 л, 6л Х 2 раза=12 л, 12л Х642 житель=7704 л воды за один день. Но при экономии воды они могут сэкономить 1л X 1мин=1 л, 1л Х 2 раза=2 л, 2л Х642 житель=1284 л,

7704 л -1284=6420 л воды.

Вывод:

Ученые утверждают, что при использовании современных технологий расходы воды в быту могут быть сокращены на ⅓, в сельском хозяйстве - вдвое, а в промышленности - почти в 10 раз.

БЕРЕГИТЕ ВОДУ!

Вред почве от пакетов

Почва обладает плодородием - является наиболее благоприятной средой обитания для подавляющего большинства живых существ. Показательно также, что по их биомассе почва (суша Земли) почти в 700 раз превосходит океан, хотя на долю суши приходится менее 1/3 земной поверхности. Почву часто называют главным богатством любого государства в мире, поскольку на ней и в ней производится около 90% продуктов питания человечества. Деградация почв сопровождается неурожаями и голодом, приводит к бедности государств, а гибель почв может вызвать гибель всего человечества. В нормальных естественных условиях все процессы, происходящие в почве, находятся в равновесии. Но нередко в нарушении равновесного состояния почвы повинен человек. В результате развития хозяйственной деятельности человека происходит загрязнение, изменение состава почвы и даже ее уничтожение. За неделю только наша семья использует более 10 полиэтиленовых пакетов. В нашем селе проживает 200 семьей, если каждая семья использует более 10 полиэтиленовых пакетов, то 200X10 пакет=2000пакет. Для разложения таких пакетов требуется 200 лет. Если мы безрассудно будем выбрасывать сейчас пакеты, то в течение десятков лет почва будет содержать вредные вещества.

Вывод:

Почва - важнейший природный ресурс, который при длительном использовании не убавляется, а сохраняется и даже улучшается.

Пчелы-математики

В пришкольном участке нашей школы все лето цветы своим ароматом манят пчел. Эти насекомые «хорошо соображают» в математике. На поперечном срезе ячейки сот имеют шестиугольную форму, которая позволяет получить максимум пространства для хранения меда с минимальной затратой воска.

Математики искали ответ на этот вопрос и после длительных вычислений пришли к интересному выводу: самый лучший способ построить склад с максимальной вместимостью, но с минимальной затратой материала, это сделать стены шестиугольными. Если будет застроено одно и то же пространство, на шестиугольники потребуется меньше материала, чем на квадраты или треугольники. Еще одно удивительное качество пчел - это сотрудничество между собой при строительстве сот. Увидев полностью выстроенные соты, можно подумать, что они создавались единым блоком. На самом же деле, строительство сот начинается из совершенно разных точек одновременно. Сотни пчел начинают строить соты в трех или четырех разных местах. Они продолжают строить, пока не встречаются на середине. На месте стыка не бывает ни малейшей погрешности или ошибки. Пчелы также вычисляют угол отдельных ячеек по отношению друг к другу, когда строят соты. Ячейки, соприкасающиеся стороной, всегда стоятся под углом 13 градусов к земле. Таким образом, обе стенки сотов направлены под углом вверх. Этот угол предотвращает вытекание меда.

Пчелы - "математики", соты, построенные ими, имеют самую прочную конструкцию, размеры соблюдаются с небывалой точностью: угол ячейки всегда равен 109*28" градусов. Чтобы приготовить 100 граммов меда, пчела иногда пролетает 46 тысяч километров, это тоже самое, что облететь весь земной шар по экватору. На 1 дм² медовых сот с двух сторон насчитывается 800 ячеек.

В нашем селе в 5 семей держат 12 улей. За хорошее солнечное лето 1 семья пчел собирает примерно 60кг меда. 12семья X 60кг=720кг меда.

Мед - любимое с детства лакомство и одновременно кладезь витаминов и полезных микроэлементов. Применение меда крайне многогранно как и свойства меда, от кулинарии до медицины и даже судовой системы.

Мед содержит в себе многие необходимые организму вещества, крайне положительно влияет на иммунитет организма и работу различных органов. Мед обладает отличными антибактериальными свойствами.

Цветочный мёд образуется при переработке пчёлами медвяной росы и пади, которые они собираются со стеблей и листьев растений. В природе распространены:

липовый мёд - душистый, приятный аромат, светло - янтарным цветом;
гречишный - приятный специфический вкус и аромат, в жидком виде темно- жёлтый, золотистый или коричневый, в составе минеральных веществ есть железо;
смешанный - сборный, цветочный мёд пчёлы собирают с различных растений.

Пчелы приносят людям пользу не только в виде медового кушанья. Не менее важна для человека их способность опылять растения пчёлы в качестве опылителей крайне важны в сельском хозяйстве.

Маточное молочко. Им пчелы вскармливают личинок и кормят матку. Растворы маточного молочка убивают 19 видов бактерий и простейших, а также вирусы.

Значение: высокое антимикробное действие. Используется для лечения кожных и туберкулёзных заболеваний.

Вывод:

И в правду пчелы математики. Ведь они без карты и компаса пролетают 46 тысяч километров и находят свой дом.

Учимся экономить на пользу экологии

Электромагнитные поля - это невидимые глазу проявления энергии. Электромагнитное загрязнение среды особенно опасно для детей. Как сделать безопасной работу с компьютером? С помощью математических расчетов ученые выяснили, что электробытовые приборы (телевизор, компьютер) нужно устанавливать на расстоянии не менее 1 метра от себя, смотреть телевизор с расстояния не менее 2 метров. Монитор компьютера должен находиться на расстоянии не менее 50-60 см. Нельзя работать на компьютере более 4 часов в день, причем делая 10 мин. перерывы для отдыха через каждые 30 минут.

Мы должны беречь энергетические ресурсы планеты. Энергосберегающие лампочки - самый экономный и экологический способ освещения. При работе обычной лампы накаливания более 95 % электрической энергии расходуется на выделение тепла и лишь 5% - на свет. Энергосберегающая лампа расходует в 5 раз меньше энергии, чем лампа накаливания, а служит в 8 раз дольше ее.

В моем классе 18 энергосберегающих ламп, если вместо него была лампа накаливания сколько ущерба была бы школе.

18 энергосберегающей лампы X 0,04квт=0,72 квт

0,72 квт X 2.02 руб=1,45 руб

18 лампа накаливания X 0,1квт=1,8 квт

1,8 квт X 2,02 руб=3,64 руб

Если в день горят 3 часа. 1,45 руб X 3 час=4,35 руб

3,64 руб X 3 час=10,92 руб

В месяц: 4,35 руб X 26 день=113,1 руб

10,92 руб X 26день=283,92 руб

Экономия школе за месяц 283,92 руб-113,1 руб=170,82руб

Я решил эту задачу и понял, насколько выгодно использования в школе и дома энергосберегающей лампы.

Вывод

Итак, по своим наблюдениям могу сделать вывод: экология - наука, которая тесно связана с другими науками, в частности с математикой. При изучении экологии возникает много вопросов, ответы на которые можно получить при помощи математики. Математика позволяет проводить точные измерения, делать расчеты и подтверждать наблюдения. Хочу сказать, что не надо быть великим математиком, чтобы беречь природу и очистить нашу зеленую планету от загрязнении.

Каждый год, каждый день, каждый час на Земле исчезают животные, растения. 25 тысяч видов растений находятся в опасности. Загрязняются водоёмы, вырубаются леса, разрушаются почвы. Мы должны помочь природе. Ведь природа наш общий дом.

Дерево, трава, цветок и птица

Не всегда умеют защититься.

Если будут уничтожены они,

На планете мы останемся одни.

Литература

«Я познаю мир. Экология». А.Е. Чижевский –Астрель- 2003г.
«Экология России». Б.М. Миркин-М:АО МДС, Юнисам, 1995,-232с.
«Охрана природы». А.В.Михеев-Просвещение, 2000г.144с.
Энциклопедия для детей. «Математика». – М.: Аванта +, 2003г. – 688с.
Интернет