Физическая экология

Содержание

Слайд 2

Человек, как биологический вид Человек разумный по биологической принадлежности : царство

Человек, как биологический вид

Человек разумный по биологической принадлежности :
царство животные,

тип хордовые, подтип позвоночные, класс млекопитающие, отряд приматы, семейство гоминид, род люди, вид человек разумный.
В 200 году н.э. римский богослов Тертуллиан писал: «Мы обременительны для природы, доступные ресурсы уже не соответствуют нашей численности».
Антропология — совокупность научных дисциплин, занимающихся изучением человека, его происхождения, развития и существования.
Антропология исследует физические различия между людьми, исторически сложившиеся в ходе их развития в различных естественно-географических средах.
Палеоантропология — раздел физической антропологии, изучающий эволюцию  гоминид на основе ископаемых останков. 
Слайд 3

Эволюционное дерево Гоминоиды – это семейство человекообразных существ из отряда приматов.

Эволюционное дерево

Гоминоиды – это семейство человекообразных существ из отряда приматов. В

интервале 6 – 8 млн. лет назад произошло разделение четырех африканских семейств человекообразных обезьян: гоминид, горилл, шимпанзе и карликовых шимпанзе, или бонобо.
К гоминидам относят собственно людей и некоторых из их вымерших предков.
Австралопитеки, представители человека прямоходящего (Homo erectus), обитали в Африке от 4 до 2 млн. лет назад, одно из их семейств паронтропы (Parontropus) сохранялось до одного млн. лет в прошлое. Основное их отличие от шимпанзе, наиболее близкого им сохранившегося вида, состоит в прямохождении.
Человек прямоходящий широко заселял Азию в период с 1,8 млн. до 400 тыс. лет назад. Он обладал человеческими размерами тела, объемом мозга (800 – 1200) см3, использовал орудия и, вероятно, огонь.
Слайд 4

Эволюция человека Неандерталец, в советской литературе также носивший название палеоантроп —

Эволюция человека

Неандерталец,  в советской литературе также носивший название палеоантроп — вымерший или ассимилированный

представитель рода людей. Первые люди с чертами протонеандертальца существовали в Европе ещё 350—600 тысяч лет назад, последние неандертальцы жили около 40 тыс. лет назад.
Человек разумный (Homo sapiens) появился в Африке 200 - 300 тысяч лет назад. Результаты комплексного исследования генетического разнообразия народов Африки установили, что самой древней ветвью этого вида, испытавшей наименьшее количество смешиваний, является генетический кластер, к которому принадлежат бушмены и другие народы, говорящие на койсанских языках. Они являются ветвью, которая ближе всего к общим предкам всего современного человечества.
http://antropogenez.ru/
Слайд 5

Расселение человека Кроманьонцы — общее название ранних представителей современного человека, которые

Расселение человека

Кроманьонцы — общее название ранних представителей современного человека, которые появились значительно

позже неандертальцев и некоторое время сосуществовали с ними.
Приблизительно 50 тысяч лет назад они заселили Австралию и Среднюю Азию, а в Европу пришли только 40 тысяч лет назад. Оттуда они попали в Америку и распространились в южную часть континента, а Северную Америку заселили лишь 13 тысяч лет назад.
Кроманьонцы, появившиеся в Европе, вытеснили путем конкуренции более древних по происхождению неандертальцев. Последние представители неандертальцев жили в Европе еще 28 тыс. лет назад, а Homo erectus еще 10 тыс. лет назад продолжал населять Яву.
Слайд 6

Основы демографии. Галлей. Эдмунд Галлей (1656—1742) — английский астроном, математик и

Основы демографии. Галлей.

Эдмунд Галлей (1656—1742) — английский астроном, математик и демограф. 

Галлей внёс огромный

вклад в становление демографии, как науки. В 1693 году он провел перепись населения города Бреславля и построил первую полную  таблицу смертности для населения включив в неё младенческую и детскую смертность. Галлей дал определение показателей таблицы, исчислил вероятности дожития и кончины для своих современников, ввёл в науку понятие средней продолжительности предстоящей жизни.
Слайд 7

Основы демографии. Мальтус. То́мас Ро́берт Ма́льтус (1766—1834) — английский священник и

Основы демографии. Мальтус.

То́мас Ро́берт Ма́льтус (1766—1834) — английский священник и ученый, демограф и

экономист. 

Мальтус предложил рассчитывать прирост населения пропорционально его численности, где N - число живущих особей, b - рождаемость, d - смертность.

Естественный коэффициент рождаемости составляет (4-4,5)% в год при естественном коэффициенте смертности около 3%. Таким образом, при экспоненциальном законе роста, за 100 лет численность населения возрастает в 2,7 раза.

Слайд 8

Логистическое уравнение. Ферхюльст. При b > d , по достижении определенной

Логистическое уравнение. Ферхюльст.

При b > d , по достижении определенной численности

популяции, обостряется борьба за выживание. Если К максимальная численность, которую может достичь популяция в данной среде, то уравнение перепишется в виде:

Это – уравнение Ферхюльста или логистическое уравнение. Пьер-Франсуа Ферхюльст (1804 – 1849) – бельгийский математик и демограф. Решение уравнения:

Слайд 9

Логистическое отображение Дискретным аналогом уравнения Ферхюльста является логистическое отображение, обладающее рядом

Логистическое отображение

Дискретным аналогом уравнения Ферхюльста является логистическое отображение, обладающее рядом замечательных

свойств. Математическая формулировка отображения имеет вид:

Здесь Nn принимает значения от 0 до 1 и обозначает нормированную численность популяции в n-ом году, а N0 начальную численность (в год номер 0); r – положительный параметр, характеризующий скорость роста популяции. Переход от непрерывной функции к временному ряду отражает тот факт, что наши сведения о приросте популяции, как правило, соответствуют изменениям за некоторые заданные интервалы времени, обычно годичные, т.е. имеют дискретный вид.

Слайд 10

Эволюция популяций

Эволюция популяций

Слайд 11

Хейнц фон Фёрстер (1911-2002), австрийский физик, математик, один из основоположников кибернетики.

Хейнц фон Фёрстер (1911-2002),
австрийский физик, математик, один из основоположников кибернетики.

Предложил закон гиперболического роста численности населения Земли

Автомодельный рост народонаселения

Сергей Петрович Капица (1928-2012),
советский и российский физик и просветитель. Автор феноменологической модели гиперболического роста численности населения Земли.

Капица С.П. Феноменологическая теория роста населения Земли // «Успехи физических наук». 1996. Т. 166. № 1.

Слайд 12

Реальный рост народонаселения

Реальный рост народонаселения

Слайд 13

Модель Капицы Внутреннее динамику популяции можно учесть, продифференцировав формулу Ферстера и

Модель Капицы

Внутреннее динамику популяции можно учесть, продифференцировав формулу Ферстера и введя

в скорость роста микроскопический параметр феноменологии – характерное для жизни человека время:

Решение может быть продолжено в предвидимое будущее за пределы особенности при t1:

со подгоночными константами: С = 186·109 , t1 = 2007 , τ = 42 , К = (С/τ)1/2 = 67000 - масштаб размера популяции.

Слайд 14

Три режима роста народонаселения Введем безразмерные единицы: x = (t-t1) /

Три режима роста народонаселения

Введем безразмерные единицы:
x = (t-t1) /

τ n = N / K
тогда решения получаются в виде следующих функций:
Слайд 15

Демографический переход и прогноз Асимптотические решения описывают рост человечества в течение

Демографический переход и прогноз

Асимптотические решения описывают рост человечества в течение трех

эпох. Первая — наиболее продолжительная эпоха А антропогенеза, начинается с линейного роста, переходящего затем в гиперболический режим эпохи В, которая завершается взрывным развитием и режимом с обострением С.

Скорость гиперболического роста не зависит явно от внешних условий
и определяется только собственными системными характеристиками —
параметрами K и τ. Когда скорость прироста на протяжении поколения или
характерного времени т становится сравнимой с самой численностью населения мира, самоподобие роста нарушается и возникает критический переход к другому закону роста — к стабилизирующейся численности населения Земли.

Предел роста : 
N∞ = π К2 = 14 109 человек

Слайд 16

Коэффициент рождаемость В демографии вводится понятие мультипликатора: Мультипликатор по Капице

Коэффициент рождаемость

В демографии вводится понятие мультипликатора:

Мультипликатор по Капице

Слайд 17

Демографический переход На первом этапе меньшее снижение коэффициента рождаемости чем снижение

Демографический переход

На первом этапе меньшее снижение коэффициента рождаемости чем снижение коэффициента смертности, следовательно

коэффициент естественного прироста максимален.
На втором коэффициент рождаемости снижается быстрее коэффициента смертности, что приводит к замедлению прироста населения, а также к демографическому старению населения.
На третьем коэффициент смертности увеличивается вследствие демографического старения, а также замедляется снижение коэффициента рождаемости.
На четвёртом этапе коэффициент смертности увеличивается и становится равным коэффициенту рождаемости. Процесс демографической стабилизации заканчивается.
Слайд 18

Динамика населения России 2019 год – 146 781 095

Динамика населения России

2019 год – 146 781 095

Слайд 19

Глобальные проблемы без решения Энергия – Климат Доминирование – Техносфера Устойчивость

Глобальные проблемы без решения

Энергия – Климат
Доминирование – Техносфера
Устойчивость


Слайд 20

Потребление энергии

Потребление энергии

Слайд 21

Природоохранные территории Особо охраняемые природные территории — участки земли, водной поверхности

Природоохранные территории

Особо охраняемые природные территории  — участки земли, водной поверхности и

воздушного пространства над ними, где располагаются природные комплексы и объекты, которые имеют особое природоохранное, научное, культурное, эстетическое, рекреационное и оздоровительное значение, которые изъяты решениями органов государственной власти полностью или частично из хозяйственного использования и для которых установлен режим особой охраны:
Государственные природные заповедники (103)
Национальные парки (49)
Природные парки
Государственные природные заказники (59)
В состав находящихся на территории России 11 объектов Всемирного природного наследия из них входят 13 заповедников, 7 национальных парков, 3 федеральных заказника.
Слайд 22

Проблема отходов К концу 20 века в среднем за год на

Проблема отходов

К концу 20 века в среднем за год на одного

человека
извлекалось и перемещалось 50 тонн сырого вещества
с затратами 3 кВт мощности и 800 тонн воды
Слайд 23

Устойчивость: Биосфера 2 Этапе «Миссия 1», 1991– 3 гг. участвовало 8

Устойчивость: Биосфера 2

Этапе «Миссия 1», 1991– 3 гг. участвовало 8 чел.,

прерван - уровень кислорода упал до опасного уровня.
Этап «Миссия 2», март-сентябрь 1994 г. участвовало 4 чел., прерван из-за организационно-финансовых проблем.

Эксперимент Биосфера 2. Главная задача: выяснить, сможет ли человек жить и работать в замкнутой среде. Финансирование 200 млн. долларов в период 1985–2007 гг. Основа эксперимента — сооружение, построенное компанией «Space Biosphere Ventures» и миллиардером Эдвардом Бассом в пустыне Сонора, имитирующее замкнутую экологическую систему.