Практическая работа 1 Определение абиотических факторов

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ СРЕДЫ
Цель работы: изучить основные факторы среды – освещенность,
температуру
и
влажность,
проанализировать
влияние
экологических
факторов на живые организмы, научиться определять основные показатели,
характеризующие свет, влажность и температуру, закрепить знания,
полученные на лекционных занятиях.
Экологический фактор – это любое условие среды, способное
оказывать прямое или косвенное влияние на живой организм хотя бы на
протяжении одной из фаз его индивидуального развития.
Абиотические факторы – это все свойства неживой природы, прямо
или косвенно влияющие на живые организмы (свет, температура, радиация,
давление, влажность воздуха, солевой состав воды, рельеф местности и т.д.).
Основными
абиотическими
факторами
окружающей
среды,
воздействующие на живые организмы, являются температура, влажность и
освещенность.
Температура воздуха оказывает большое влияние на самочувствие
человека
и
производительность
труда.
Наиболее
благоприятной
температурой воздуха в жилых помещениях является 18–20 С при
нормальной влажности и скорости движения воздуха. Температура воздуха
выше 24–25 С и ниже 15 С считается неблагоприятной. При выполнении
физической работы или при изменении влажности и скорости движения
воздуха оптимальные температуры будут другими.
Для измерения температуры воздуха применяют ртутные, спиртовые и
электрические термометры.
Ртутные термометры позволяют измерять температуру воздуха в
пределах от –35 до 357 °С. Спиртовые термометры для измерения высоких
температур непригодны (спирт закипает при 78,3 °С), но позволяют измерять
низкие температуры (до –130 °С), так как при нагревании до температуры
свыше 0 °С спирт расширяется неравномерно.
Таким образом, температура окружающей среды относится к группе
ведущих абиотических факторов, определяющих жизнеспособность видов,
сроки развития отдельных стадий развития и количество генераций. Один из
наиболее часто используемых в экологии температурных показателей
является сумма эффективных температур, т.е. та тепловая энергия, которая
может быть усвоена организмом и использована им на обеспечение своей
жизнедеятельности. Знание данного показателя может позволить правильно
определить сроки борьбы с вредящими сельскому и лесному хозяйству
видами насекомых, проведения других работ службой защиты растений.
Эффективной температурой считается температура, лежащая выше
нижнего порога развития (температура замерзания воды (0°С)) и не
выходящая за пределы верхнего температура свертывания белка (45-60°С)).
Сумма эффективных температур или термальная константа (С)
рассчитывается следующим образом:
С  (Т  t )  n ,
(1.1)
где Т – наблюдаемая температура окружающей среды;
t – температурный порог развития;
n – количество времени, необходимое для прохождения всего
процесса.
Зависимость скорости развития от температуры описывается S-разной
Скорость развития, %/сут.
кривой:
v=f(t)
а
Температура тела, 0С
Точка а, в которой кривая v=f(t) пересекает шкалу температур (т.е. ось
ОХ), называется порогом развития - биологический нуль. При температуре
ниже данной развитие не происходит.
Задача 1. Рассчитать возможность появления второго поколения
шведских мух
–
вредителей
зерновых культур,
при определенном
температурном режиме, если для развития 1 генерации требуется 7400С и
температурный порог развития - +80С (табл. 1).
Среднемесячная температура в Республике Татарстан в 2007 г.
Таблица 1.
Месяцы
Число дней
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
31
30
31
31
30
Среднемесячная
температура (0С)
10.2
14.2
17.8
13.6
9.9
Задача 2. Рассчитать температурную константу развития дрозофилы
средиземноморской и отдельные ее составляющие, если:
а) Т = 250С; t = 150С; n = 20 дней. Какова С?
б) Т = 250С; С = рассчитанной константе; t - 150С. Какова
продолжительность развития?
в) Т = 250С; С = рассчитанной константе; n1 = 30 дней, n2 = 15 дней.
Каков температурный порог развития?
Влажность воздуха. Водяные пары всегда в том или ином количестве
содержатся в воздухе, увлажняя его. Приняты следующие понятия оценки
влажности:
-максимальная влажность (точка росы) – максимальное количество
влаги, которое может находиться в воздухе при определенной температуре;
3
-абсолютная влажность – количество водяного пара в 1 м воздуха,
3
измеряется в г/м ;
-относительная влажность – отношение давления водяного пара,
содержащегося в воздухе, к максимальному давлению пара при данной
температуре, измеряется в %.
Нормальной
относительной
влажностью
в
жилых
помещениях
считается 30–60 %. При нормальной температуре воздуха выше 20 °С,
особенно при физической работе, или ниже 15 °С влажность воздуха не
должна быть более 30–40 %, а при температуре выше 25 °С желательно даже
снижение влажности до 20–25 %.
При неизменном количестве воды в воздухе относительная влажность
увеличивается, когда температура падает. Если воздух охлаждается до
температуры ниже точки водонасыщения (100%), происходит конденсация и
выпадают осадки. При нагревании его относительная влажность падает
(рисунок 1).
Рисунок 1. Влияние температуры на относительную влажность воздуха.
Для определения влажности воздуха применяют психрометры Августа
и Ассмана.
Станционный психрометр Августа состоит из двух одинаковых
ртутных термометров, укрепленных рядом на особом штативе. Резервуар
одного из термометров обернут тканью и опущен в стаканчик с водой.
Рисунок 2. Станционный психрометр Августа
У аспирационного психрометра Ассмана оба ртутных термометра
заключены
в
металлические
трубки,
через
которые
равномерно
просасывается исследуемый воздух с помощью вентилятора, находящегося в
верхней части прибора.
В жилых помещениях температуру воздуха измеряют посередине
комнаты на высоте 1,5 м от пола. Среднюю суточную температуру воздуха
выводят из ряда наблюдений (утром, днем, вечером, ночью) делением общей
суммы температур на число определений.
Абсолютную влажность при работе с аспирационным психрометром
вычисляют по формуле
B
K  f  0,5  (t  t ) 
,
1
1 760
(1.2)
где K – искомая абсолютная влажность;
f – максимальное напряжение водяных паров при температуре
1
3
влажного термометра (табл. 2), г/м ;
0,5 – постоянный психрометрический коэффициент;
t – температура сухого термометра, С;
t1 – температура влажного термометра, С;
B – барометрическое давление, мм рт. ст.;
760 – среднее барометрическое давление, мм рт. ст.
Перевод
найденной
абсолютной
влажности
в
относительную
влажность производят по формуле
R=
K
f
100%,
(1.3)
где R – искомая относительная влажность; K – абсолютная влажность; f
– максимальное напряжение водяных паров при температуре сухого
3
термометра (табл. 2), г/м .
Максимальное напряжение водяных паров
при разных температурах
Таблица 2.
Температу
ра, C
12
f, г/м
3
10,52
Температур
а, °C
17
f, г/м
3
14,53
Температур
а, °C
22
f, г
3
/м
19,83
12,5
13
13,5
14
14,5
15
15,5
16
16,5
10,88
11,23
11,61
11,99
12,39
12,79
13,21
13,63
14,08
17,5
18
18,5
19
19,5
20
20,5
21
21,5
15,01
15,48
15,98
16,48
17,01
17,54
18,1
18,65
19,24
22,5
23
23,5
24
24,5
25
25,5
26
20,45
21,07
21,73
22,38
23,07
23,76
24,08
24,39
Задача 3. Определить абсолютную и относительную влажности при
температуре сухого термометра 18 °С, влажного термометра 13 °С,
барометрическом давлении 752 мм рт. ст.
Задача 4. Зная значение относительной влажности R = 62 % и
температуру сухого термометра 23° С (В = 764 мм рт. ст.), определить
температуру влажного термометра.
Освещенность. Основными показателями, характеризующими свет,
являются световой поток, сила света, освещенности и яркость. Единица
измерения силы света – кандела (кд), которая определяется как сила света,
испускаемая с поверхности площадью 1/600000 м 2 эталонного излучателя
(черного
тела)
в
перпендикулярном
направлении
при
температуре
затвердевания платины 2042 К и давлении 101325 Па (760 мм рт. ст.).
Единицей измерения светового потока является люмен (лм), лм – световой
поток, испускаемый на единичном телесном угле (1 стерадиане) точечным
источником при силе света 1 кд. За единицу измерения освещенности принят
люкс (лк) – освещенность, получаемая на 1 м2 площади, на которую падает и
равномерно распределяется световой поток в 1 люмен (единица светового
потока, измеряемая с поверхности 0,5305 мм2 абсолютно черного тела при
температуре затвердевания платины). Единица измерения яркости – кандела
на квадратный метр (кд/м2) – специального названия не имеет. Яркость
светящихся поверхностей обратно пропорциональна их площади, а яркость
освещенных поверхностей зависит от их световых свойств, от степени
освещенности и, в общем случае, от угла, под которым поверхность
рассматривается.
В зависимости от природы источника световой энергии различают
естественное, искусственное и совмещенное освещение.
Для
оценки
геометрический
и
естественного
освещения
светотехнический
метод.
помещений
При
применяют
геометрическом
нормировании в качестве показателя обеспеченности светом принимают
световой коэффициент – отношение остекленной поверхности окон к
площади пола. При светотехническом методе оценки освещения определяют
коэффициент естественной освещенности (КЕО), представляющий собой
процентное отношение горизонтальной освещенности внутри помещения к
одновременной горизонтальной освещенности под открытым небом.
КЕО 
Для
освещенность внутри помещения
 100%.
освещенность под открытым небом
определения
естественной
и
искусственной
освещенности
применяются люксметры, основным действующим элементом которых
является фотоэлемент, заключенный в оправу – держатель с матовым
стеклом для защиты от механических повреждений и от прямых солнечных
лучей. При падении световых лучей на прямую часть фотоэлемента в его
фотоактивном слое – селене, возникает поток электронов, который создает
фототок во внешней цепи, соединяющей фотоэлемент с гальванометром, и
стрелка последнего отклоняется на определенное число делений шкалы
соответственно интенсивности освещения.
Задача 5. Для комнаты 5×4 м, имеющей 3 окна (1,7×1,4 м; 1,2×1,5 м;
0,6×1,1 м), определить световой коэффициент. Размером оконных переплетов
пренебречь. Провести сравнительный анализ с результатами задачи 1.3.
Задача
6.
Определить
освещенность
внутри
помещения,
если
коэффициент естественной освещенности равен 1,2 %, освещение на улице
равно 26500 лк.
Контрольные вопросы:
1. Что такое абиотические факторы среды. Приведите примеры
2. Охарактеризуйте влияние температуры на живые организмы.
3. Определение суммы эффективных температур. Для каких целей
используется эффективная температура.
4. Виды
влажности.
Абсолютная
влажность
и
относительная
влажность.
5. Принцип работы психрометров Ассмана и Августа.
6. Назовите показатели характеризующие свет.
7. Методы определения освещенности.
8. Принцип действия люксметра.
Правила оформления отчета.
В отчете должны содержаться следующие сведения:
1. Название и цель практической работы.
2. Основные определения и понятия.
3. Ответы на контрольные вопросы.
4. Приведены все расчетные формулы с пояснениями.
5. Решены все приведенные задачи.
6. Сделан вывод о проделанной работе.
Отчет, выполненный по всем правилам, представляется к защите.