Экология и математика

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

                                                                категории   МБОУ «Староромаш-

                                                                кинская СОШ»  Чистопольского                                  

                                                                района РТ                      

Чистополь, 2015

СОДЕРЖАНИЕ

 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.

Можно считать, что «вмешательство человека в природные процессы за это время выросло не менее чем в 5000 раз, если это вмешательство  вообще  можно оценить».

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.

1. « 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.

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 раcчёты.

 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.

 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.

2. 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:

• 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. 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.

3. 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.

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 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.

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. Представьте, если каждый человек сэкономит в день хотя бы 1 л воды, а в мире проживает около 6,8 млрд человек, значит экономия в день 6800000000 л воды по всему миру.

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!

4. 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.

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.

5. 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.

6. 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

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