149468 (731744), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Возможности защиты от пагубного воздействия естественных земных факторов имеются, о чем говорит, например, опыт охраны рыб от заморов в водоемах, защиты виноградников от градобоя, урожая от вредных насекомых, спасения наземных позвоночных в особенно суровые зимы, успешная борьба с размыванием берегов и пр.

Космические факторы (некоторые виды радиации, метеориты, лунное притяжение и пр.) тоже могут оказывать отрицательное влияние на земные природные объекты. Солнечная радиация, например, вызывает разрушение скальных образований, иссушение отдельных территорий, гибель растений и т. п. Метеоритные тела до сих пор не оказывали существенного влияния на Землю, хотя в истории планеты было два случая падения крупных метеоритов, вызвавших в месте падения - в Америке и Сибири - большие изменения в природе. Лунное притяжение вызывает на Земле приливы и отливы, которые разрушают берега водоемов, а в некоторых случаях обусловливают гибель попавших на сушу обитателей вод.

Из разнообразных естественных факторов земного происхождения, отрицательно влияющих на природные объекты, выделим те, которые связаны с физическими явлениями, а именно: землетрясения, оползни, сели, снежные лавины, потоки воды и перекатываемые ими камни, штормы, цунами, наводнения, ветры, бури, ураганы, смерчи, резкие колебания температуры, промерзание воды в водоемах, щелях скал, ливни, сильный снегопад, град, засуха, извержение вулканов, молнии.

Эти физико-метеорологические факторы могут иметь как местное значение, так и региональное, охватывая довольно обширные районы и нанося значительный ущерб окружающей среде. Например, горные обвалы и снежные лавины стирают с лица земли леса и губят животных, разрушают водохранилища, вызывают образование водоемов там, где они вредны, и т.п. В настоящее время причины их возникновения и механизм действия начинают изучаться с целью охраны населенных пунктов, берегов водохранилищ, посевов, домашних и диких животных и пр. Принимаются также меры к предотвращению оползней, обвалов, селей и снежных лавин.

Давно известно губительное влияние на живую природу необычных погодных условий (особенно ранних морозов, гололеда, бурь и ураганов, града и др.). Сейчас ведутся разнообразные исследования по выявлению признаков наступления тех или иных неблагоприятных погодных условий с тем, чтобы своевременно предупреждать о них население соответствующего района, по нейтрализации их последствий.

Катастрофическое влияние на природу оказывают такие мощные естественные факторы, как извержения вулканов и наводнения. Пока человечество не создало эффективных мер борьбы с ними. Последствия наводнений лишь несколько ослабляются регулированием стока вод, устройством дамб, насаждением лесов в верхних частях бассейнов рек. Способов борьбы с извержениями вулканов не существует вообще, но ведутся интенсивные исследования признаков, предшествующих и сопутствующих их началу, что имеет большое значение для разработки методов точного прогнозирования землетрясений.

Естественные факторы, неблагоприятно действующие на природу, постоянно взаимодействуют с антропогенными. В ряде регионов антропогенные факторы по своему действию значительно преобладают над естественными, определяя поэтому характер развития всей географической оболочки. Антропогенные физико-технические факторы классифицируют по следующим признакам:

1. По физической сущности: механические (давление колес и гусениц машин, взвеси в воде и воздухе, течения, рубка леса, препятствия движению рыб, вибрации, переворачивание пластов почвы и т.д.); физические (свет, электрические и магнитные поля, звуковые и радиоволны, переход веществ из одного состояния в другое, изменение влажности и т.п.).

2. По длительности действия: действующие лишь в момент существования (электрическое поле, радио- и световые волны, шумы и др.); кратковременные (дождевание, полив, загрязнение почвы быстроиспаряющимися веществами и пр.); длительные (радиоактивное загрязнение).

3. По способности к аккумуляции в природе: неаккумулирующиеся (звук, вибрация, радиоволны, электрические и магнитные поля, снег и др.); кратковременно аккумулирующиеся и вследствие этого усиливающие свое воздействие (например, запыление атмосферы); аккумулирующиеся (радиоактивные долгоживущие вещества).

4. По способности к миграции: немигрирующие (действующие в месте возникновения и на небольшом расстоянии от него вибрация, давление и т.д.); мигрирующие с токами воды и воздуха (пыль, тепло и пр.) и средствами передвижения (судами, самолетами, тракторами, автомашинами), а также людьми.

5. По масштабам охватываемого пространства: действующие только в месте производства; охватывающие небольшие районы; распространяющие действие на огромные регионы, а иногда (например, в случае радиоактивных долгоживущих веществ) на всю планету.

6. По видам деятельности человека: энергетическая промышленность (тепло- и гидроэнергетика, приливно-отливная, ветро и гелиоэнергетика, ядерная энергетика): обрабатывающая промышленность (металлургическая, металлообрабатывающая, текстильная, пищевая и т.д.); транспорт; связь; химическая промышленность; военная промышленность.

Перечисленные факторы среды могут оказывать на живые организмы воздействия разного рода и выступать в качестве раздражителей, вызывающих приспособительные изменения физиологических и биохимических функций; ограничителей, обусловливающих невозможность существования в данных условиях; модификаторов, вызывающих анатомические и морфологические изменения организмов; сигналов, свидетельствующих об изменениях других факторов среды.

Из анализа экологических факторов следует, что многие из них (температура, влажность, освещенность и др.) являются физическими величинами и понятиями, что и определяет важность физических знаний для решения экологических проблем. Действительно, становление любой биологической структуры и ее функций зависит, прежде всего, от той физической среды, в которой обитает живой организм. Например, для того чтобы быстро плавать в воде, обладающей вязкостью и плотностью, рыбы должны иметь обтекаемую форму, предписываемую законами гидродинамики.

Физическая среда и биологический мир в сочетании друг с другом образуют некую крупную систему - экосистему, в пределах которой необходимые для жизни вещества совершают непрерывный круговорот между почвой, воздухом и водой, с одной стороны, и между растениями и животными - с другой. Изменения физических параметров среды обязательно приводят, в конечном счете, к изменениям в биологическом мире.

Приспособительные изменения, возникающие в процессе индивидуального развития и эволюции вида, дают возможность растениям и животным реагировать защитно на перемены в окружающей среде, причем их - реакция часто связана с физическими процессами. Так, птица при полете должна непрерывно расходовать энергию для того, чтобы, преодолевая силу земного притяжения, удерживаться в воздухе. Она черпает эту энергию из внутреннего источника - из поглощенной ею пищи, а производимая птицей работа направлена на достижение полезной для нее цели преследование добычи, бегство от хищника или миграция. Благодаря способности рассеивать тепло при помощи таких чисто физических процессов, как испарение, теплопроводность и излучение, растения и животные предохраняют себя от перегрева. « Жизнедеятельность организмов в свою очередь оказывает влияние на физическую среду, и нередко очень существенно; например, кислород поставляется в атмосферу главным образом растениями в процессе фотосинтеза. Не менее важно воздействие растений на свойства почвы (рост корней способствует ее измельчению) или на движение воды (ее испарение с листьев способствует удержанию влаги в данной местности, так как большая часть водяных паров быстро конденсируется и выпадает поблизости в виде дождя). Бактерии и грибы ускоряют выветривание горных пород: они выделяют кислоты, растворяющие минеральные вещества, которые затем вымываются из породы, что приводит к ослаблению ее кристаллической структуры и ускорению ее разрушения. В структуре и функциях экосистемы воплощены все виды активности организмов, входящих в данное биологическое сообщество, - их взаимодействие с физической средой и друг с другом, что служит результатом адаптации живой системы к природным условиям.

Роль физики в понимании биосферы как целостной динамической системы определяется следующими обстоятельствами:

• земля, вода, воздух и т.д., входящие в биосферу Земли, являются объектами изучения физики и других естественных наук;

• многие процессы, протекающие в биосфере, их устойчивость зависят от физических свойств этих объектов, а также физических свойств других элементов биосферы;

• в биосфере в тесной связи с биологическими и другими процессами протекают и физические (тепловые, электромагнитные, радиоактивные и т.д.).

Комплексный и интегральный характер экологических проблем не позволяет раскрыть их перед учащимися средних школ в полной мере. Тем не менее, содержание программного материала курса физики дает возможность познакомить школьников с рядом идей, раскрывающих физико-технический аспект современного экологического кризиса и путей его преодоления. Это связано с тем, что:

• физика изучает наиболее общие и фундаментальные закономерности природы, которые лежат в основе правильного, диалектико-материалистического понимания всей природы в целом. Это дает возможность в процессе обучения физике последовательно раскрывать перед учащимися многообразие, взаимосвязь, взаимообусловленность и целостность явлений и процессов, протекающих в природе;

• физика является ядром современной научно-технической революции; ее достижения лежат в основе современных технологий. Это позволяет показать ученикам все возрастающие масштабы воздействия человека на природу, ряд социальных последствий этого воздействия в условиях социалистического и капиталистического общества и решение современных проблем защиты окружающей среды от загрязнения;

• физика в настоящее время возглавляет науки о природе; все они пользуются ее терминологией, приборами и методами исследований. Поэтому при обучении физики есть возможность ознакомить учащихся с современными методами изучения природы и ее охраны, обобщить полученные ими знания на уроках по другим предметам естественно-математического цикла. Одна из важнейших задач школьного курса физики - развить у учащихся научный подход к явлениям и процессам природы, сформировать у них умения и навыки проведения научного эксперимента. Это даст возможность выработать у школьников умения, важные для изучения и решения доступных им физико-экологических задач.

В основу отбора содержания экологических знаний, с которыми учащиеся должны быть ознакомлены при изучении физики, нами положен системный подход к пониманию биосферы и места человека в ней. Наряду с этим учтено, что:

1. экологические сведения должны быть логически связаны с содержанием курса физики; их использование направлено на конкретизацию и углубление физических знаний;

2. включаемые в рассмотрение экологические материалы должны удовлетворять принципу научности, способствовать развитию у учащихся диалектико-материалистического взгляда на природу, пониманию последствий процесса воздействия человека на окружающий мир в условиях социалистического и капиталистического общества;

3. изучаемые вопросы должны быть доступны для усвоения, учитывать возрастные особенности мышления учащихся, их опыт, активизировать их умственную деятельность, способствовать развитию ассоциативного мышления. )

При этом представляется возможным выделить следующие опорные экологические понятия, которыми должны овладеть учащиеся при обучении физике, с целью формирования у них знаний о биосфере как о целостной системе:

1. земля, вода, атмосфера как элементы единой системы-биосферы, их основные физические свойства;

2. физические факторы природной среды и их параметры;

3. роль физических факторов и параметров в протекании физических, химических, биологических процессов в биосфере;

4. допустимые нормы физических параметров для различных биосферных явлений, объектов и процессов;

5. физическое загрязнение окружающей природной среды (т.е. отклонение физических параметров среды от нормы).

Основными физическими факторами биосферы и их параметрами являются те физические понятия и величины, которые на данном этапе развития науки отражают основные индивидуальные и общие физические свойства, присущие твердым, жидким у и газообразным веществам, и обменные физические процессы между ними (на уровне мельчайших частиц, молекулярном и атомном).

К физическим величинам, характеризующим свойства твердых, жидких и газообразных веществ, относятся: давление, плотность, сжимаемость, коэффициент Пуассона, модуль упругости, предел прочности, температура, удельная теплоемкость, температурные коэффициенты линейного и объемного расширения, теплопроводность, теплота сгорания, температура плавления, удельная теплота плавления, поверхностное натяжение, вязкость, температура кипения, удельная теплота парообразования; диэлектрическая проницаемость, удельное электрическое сопротивление, магнитная проницаемость, показатель преломления среды, коэффициенты поглощения и отражения света, атомный номер и заряд ядра, главное квантовое число, максимальное число возможных электронных состояний, термы атомов, константы ионизации, период полураспада.

К физическим величинам, характеризующим обменные процессы, относятся: концентрация, коэффициент диффузии, абсолютная и относительная влажность, плотность тока, плотность потока элементарных частиц.

Физические параметры полей, пронизывающих биосферу, таковы: гравитационное поле—ускорение свободного падения; электрическое поле—напряженность, потенциал; магнитное поле—магнитная индукция; электромагнитные волны—длина волны, плотность потока электромагнитного излучения.

Характеристики

Список файлов реферата