Математика в разделе экологии . Автор: Исанбаева Анастасия Алексеевна Костина Александра Константиновна. Работа №438876

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

Семилукская средняя общеобразовательная школа №1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Учебно-исследовательский проект

на тему:

 

"Математика в разделе экологии..."

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнили:ученицы 9 «Д»

Исанбаева Анастасия Алексеевна и Костина Александра Константиновна

Руководитель: учитель математики Ускова Вера Владимировна

2023 г

г. Семилуки .

 

                                   

 

 

   Оглавление

 

1.Введение

2.Подготовительный этап

1. Тема проекта, его проблема

2. Цели и задачи

3.Теоретическая часть

1. Что такое математика?

2. Что такое экология?

4.Основная часть

1. Роль математики в науке

2. Виды загрязнений многообразны

3. Загрязнение атмосферы

·       Задачи

4. Загрязнение почвы

·       Задачи

5. Загрязнение рек, озер и океанов

·       Задачи

6.Роль лесов в жизни нашей планеты

·       Задачи

7. Жизнь деревьев зависит от нас

·       Задачи

8.Флора и Фауна

Задачи

9.Пути решения экологических проблем

·       Задачи

Вывод

Список литературы 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение

Долгая, счастливая, а самое главное – здоровая жизнь человека зависит от состояния окружающей нас природы. В последние годы получила развитие наука о взаимосвязи человека и природы – ЭКОЛОГИЯ

«Человек живет природой – это значит, что природа есть тело,с которым человек должен оставаться навсю жизнь в процессепостоянного общения,чтобы не умереть»

Сегодня проблема окружающей среды, сохранение природы нашей Родины, сохранение здоровья нации стала такой же важной, как и сохранение мира на земле от ядерной катастрофы.

Но при чем тут математика???

При работе над проектом, мне пришлось столкнуться с различного вида заданиями. Это и вычисление объемов, измерительные работы, решение уравнений .

Без решения всех этих задач невозможно произвести расчеты, а, следовательно, и получить нужные результаты, которые позволят сделать вывод о нашем отношении к природе, к нашему будущему

Кроме того, решение поставленных задач, заставило нас задуматься над вопросом, как мы относимся к нашей планете – нашему дому.

 

2.Подготовительный этап

1. Тема проекта, его проблемы

Тема моего проекта: связь математики и экологии.

Одна из острых глобальных экологических проблем - проблема загрязнения окружающей среды, и, в частности, атмосферы. Поэтому мы решили более подробно познакомиться с этой проблемой.

2. Цели и задачи проекта

Цель: Показать необходимость изучения математики, так как это инструмент, которым пользуются все остальные науки.Показать глобальный характер экологических проблем наших улиц.

Задачи:

1.          Тренировать вычислительные навыки.

2.          Вспомнить пути решения задач на проценты и нахождение среднего арифметического.

3.          Развивать чувство необходимости изучения математики, так как именно она является инструментом для других наук.

4.          Активизировать экологические знания и развивать интерес к предмету.

5.          Формировать навыки исследовательской деятельности, навыки и умения необходимые для изучения и оценки экологического состояния окружающей среды.

6.          Развивать чувство причастности к решению экологических проблем. Формировать чувство личной ответственности за состояние окружающей среды, чувство любви к малой родине и стремление сохранить красоту родного города.

 

Математика в разделе экологии 

Что такое математика ? 

 

Математика — точная формальная наука ,первоначально исследовавшая количественные числа и пространственные формы .В более современном понимании, это наука об отношениях между объектами о которых ничего не известно, кроме описывающих их некоторых свойств, — именно тех, которые в качестве аксиом положены в основание той или иной математической теории

Что такое экология?

 

Экология - это изучение взаимоотношений между живыми организмами, включая человека, и их физической средой. Экология рассматривает организмы на индивидуальном, популяционном, общинном, экосистемном и биосферном уровнях. Экология пересекается с такими тесно связанными науками, как биогеография, эволюционная биология, генетика, этология и естественная история.

 

 

Связь математики и экологии

  Математика является одним из предметов, который пока недостаточно связан с экологией, а между тем эти науки тесно переплетаются.

  Экологизация математики дает возможность проследить процесс развития человеческих знаний во времени и пространстве.

  Целые отделы математики создаются для анализа явлений природы и для решения технических задач.

 

Математика создает условия для развития умения давать количественную оценку состояния природных объектов и явлений, положительных и отрицательных последствий деятельности человека в природном и социальном окружении.

 

 

 

 

 

 

 

 

Роль математики в науке 

 

В науке математика используется для формулирования и проверки гипотез, анализа данных, разработки моделей и прогнозирования будущих событий. Она является неотъемлемой частью многих научных дисциплин, включая физику, химию, биологию и географию.

Техника также основана на математических принципах. Инженеры используют математические методы для решения проблем, связанных с дизайном, проектированием и производством.

Виды загрязнений Основные причины загрязнения:1. Замусоривание вод. Ежегодно в морские и океанские воды попадает огромное количество мусора, прежде всего из пластмасс. Он скапливается на водной поверхности начинает медленно гнить, отравляя все вокруг. Из-за течения наибольшее скопление  мусора находится в «тихоокеанском пятне», размеры его превышают 10 млн. км. кв. (круг диаметром 4 тыс. км.). 2. Загрязнение нефтью и нефтепродуктами. Нефтедобыча в морях и океанах является одной из самых главных причин загрязнения океанских вод. Огромный ущерб наносят катастрофы на нефтедобывающих платформах, в результате которых в Мировой океан попадают миллионы тонн нефти. 3.Тяжелые металлы и токсические вещества.

Эти вещества как и бытовые отходы поступают в реки, озера, моря и океаны в результате «утилизации» кораблей, судов и другой загрязненной техники, оборудования и материалов. 

4. Сточные воды. Слив сточных вод в моря и океаны стало обычным правилом, что наносит огромный ущерб. Учитывая, что численность населения Земли увеличивается эта проблема нарастает. Эти явления вызывают серьезные последствия для жизнедеятельности животного мира и человека. Последние 

Загрязнение окружающей среды классифицируют на природное, возникающее по естественным причинам, например, извержение вулканов, пыльные бури, стихийные пожары и антропогенное, которые возникают из-за хозяйственной деятельности человека.

Выделяют несколько видов загрязнений: физическое, биологическое, механическое, химическое, геологическое.

 

 

 

 

 

 

 

 

Загрязнения атмосферы

 

Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями. В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы:

промышленность, бытовые котельные, транспорт. Сейчас общепризнано, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Аэрозольное загрязнение атмосферы. В последние десятилетия в связи с быстрым развитием автотранспорта и авиации существенно увеличились выбросы от подвижных источников: автомобилей, тепловозов и самолетов.

                          

 

 

                  Задачи.

В Воронежской области на 2022 год насчитывается 330 тыс. легковых автомобилей. За год один автомобиль выбрасывает 192.2 кг вредных веществ. Сколько кг вредных веществ приходится на количество легковых автомобилей в Воронежской области? 

1)330.000*192,2=63.426.000(кг)

Ответ:63.426.000 кг вредных веществ .

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    Загрязнение почвы

 

Почва – бесценный элемент нашей планеты, без которого существование человека невозможно. Земля обеспечивает людей продовольственными ресурсами, многие животные питаются благодаря дарам природы, выращенных в грунте. Загрязнение почвы ведет к снижению её плодородия, что в будущем грозит глобальной катастрофой для всего живого на нашей планете.

 

 

Причины загрязнения почв:

Будем откровенны, главным источником загрязнения почв нашей планеты является человек. Довольно часто деятельность людей настолько безграмотна, что наносит необыкновенный ущерб окружающей среде. Помимо этого, в землю попадает огромное количество отходов, веществ, в составе которых есть химические элементы, что провоцирует нарушение биологического круговорота грунтовых систем и не только.

 

 

                        Задачи.

 

Целлофановый пакет разлагается в почве за 20 лет . Пластиковый стаканчик на 430 лет больше , чем пакет . А стекло в 2 раза больше, чем стаканчик . За сколько лет разложатся стаканчик и стекло ? 

1)430+20=450(л)-пластиковый стаканчик

2)450*2=900(л)-стекло

Ответ:450 и 900 лет .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Загрязнение рек, озер, морей

 

Вода обеспечивает жизнедеятельность всего растительного и животного мира. В основном вода сосредоточена в Мировом океане, который покрывает 2/3 поверхности нашей планеты, имеет жизненно - важное значение для всего животного мира и человечества. В океане содержится около 91% всех запасов воды на планете. Поверхность океана (акватория) составляет 361 млн. кв. км., что в 2,4 раза больше площади суши, занимаемой 149 млн. кв. км. Если распределить воду равным слоем, то она покроет Землю толщиной 3000м.

 

Основные причины загрязнения:

1)Загрязнение  вод. Ежегодно в морские и океанские воды попадает огромное количество мусора, прежде всего из пластмасс. Он скапливается на водной поверхности начинает медленно гнить, отравляя все вокруг. Из-за течения наибольшее скопление мусора находится в «тихоокеанском пятне», размеры его превышают 10 млн. км. кв. 

2)Загрязнение нефтью и нефтепродуктами. Нефтедобыча в морях и океанах является одной из самых главных причин загрязнения океанских вод. Огромный ущерб наносят катастрофы на нефтедобывающих платформах, в результате которых в Мировой океан попадают миллионы тонн нефти. 3)Тяжелые металлы и токсические вещества.Эти вещества как и бытовые отходы поступают в реки, озера, моря и океаны в результате «утилизации» кораблей, судов и другой загрязненной техники, оборудования и материалов. 4)Сточные воды. Слив сточных вод в моря и океаны стало обычным правилом, что наносит огромный ущерб. Учитывая, что численность населения Земли увеличивается эта проблема нарастает. Эти явления вызывают серьезные последствия для жизнедеятельности животного мира и человека.

 

 

                             Задачи .

 

1.В Африке раньше леса занимали 60% территории, в настоящее время - только 17%. На сколько млн. км?  сократились площадь лесов Африки, если ее территория 30,3 млн км?

1)60-17=43%-на сколько процентов сократилась территория лесов в Африке 

2)30,3*43/100=13.029 млн.км.

Ответ:13.029 млн.км.

 

2.МУП «Водоканал Семилуки» произвел расчет количества хлорной извести, необходимой для хлорирования водопроводных сетей . Диаметр трубопровода равен 0,15 м,  а его длина 1264 м .В воде содержится 25,2% активного хлора , принятая концентрация этого хлора в хлорной извести равна 75г/м^3

Сколько хлорной извести нужно для хлорирования этих водопроводных сетей ? 

Расчет произведен по формуле:

Т=0,082*Д^2*L*K/A, где :

Т-необходимая масса хлорной извести ,кг

Д и L- диаметр и длина трубопровода,м 

К-принятая концентрация активного хлора , г/м^3

А-процентное содержание активного хлора в хлорной извести ,%

Т=0,082*0,15м^2*1264м*75г/м^3/25,2%=6,94 кг( хлорной извести )

Ответ : 6,94 кг хлорной извести необходимо для хлорирования водопроводных сетей.

 

3.МУП «ВКС» произвел расчет по количеству хлорной извести , необходимой для питьевого резервуара , расположенного на насосной станции номер 1 Ш подъема .Объем питьевого резервуара составляет 3200 м^3. Концентрация активного хлора в хлорной извести равно 24,4%. Для питьевого резервуара расположенного на насосной станции номер 1 Ш подъема 3200 м^3 необходимо 320 кг хлорной извести про концентрации активного хлора 25%. Сколько хлорной извести необходимо при 24,2% концентрации активного хлора ?

1)3200м^3=320 кг -> при концентрации 25%

Х кг = при концентрации 24,2%

Х=320кг*25,2%/25%=309,76 кг ( хлорной извести ) 

Ответ:309,76 кг хлорной извести необходимо на 24,2% концентрации активного хлора 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Роль лесов в жизни нашей страны ? 

 

Лес является одним из главных поставщиков кислорода, который нужен для дыхания всем живым существам. Лес очищает воздух от вредных примесей и пыли. Лес формирует плодородные почвы, защищает почву корнями от размывания и образования оврагов. Лес потягивает воду к поверхности и потому лесные реки не пересыхают. Лес является источником пищи для многочисленных животных. Лес - это дом для животных.

 

 

                       Задачи .

 

1.В среднем человек потребляет в сутки 0,8 кг кислорода. При физической нагрузке потребление кислорода может вырасти до 1,3 кг . Среднее же дерево выделяет за сутки 0,2 кг живительного газа. Скольким деревьям необходимо «работать», для того, чтобы человеку дышалось легко?

Решение:

1)    0,8: 0,2=4 (дерева) - потребление кислорода без нагрузки.

2)    1,3:0,2=6,5 ( деревьев) - потребление кислорода при физической нагрузке.

 

 

2.На опытном участке леса ежегодный прирост древесины составляет 10%. Какое количество древесины будет на этом участке через 6 лет,если первоначально количество древесины равно  2,0*10^4 м^3?

b1 = 2*10^4= 20 000; q= 1 + 0,1 = 1,1

b7=b1q^6=20000*1,1^6=35 431 м^3

Ответ: 35 431 м^3 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Жизнь деревьев зависит от нас

42% ныне заготавливаемой древесины расходуется на производство бумаги;

Выбросы парниковых газов, связанные с производством бумаги, втрое превышают выбросы от всех авиаперевозок;

Всего 10% населения планеты (жители Западной Европы и Северной Америки) потребляют более половины всей бумажной продукции.

Рост численности населения и развитие мирового хозяйства обуславливают растущий глобальный спрос на лесную продукцию.

За последние 300 лет уничтожено 66-68% лесной площади планеты, и лесистость сократилась до 30%.

Учёные мирового сообщества признают исчезновение лесов одной из самых серьёзных экологических проблем.

Примерно 10 тысяч лет назад на земном шаре шумели дремучие леса. Их площадь составляла более 60 миллионов квадратных километров. Человек в это время только начинал осваивать земледелие и животноводство. Вначале незаметная, эта деятельность привела к постепенному уничтожению лесов на огромных территориях. Быстрое разрушение лесных экосистем наблюдалось и в России. Некогда обширные лесные пространства, занимавшие более половины площади европейской части России, заметно поредели. Территория, занятая лесными массивами, на сегодняшний день составляет лишь чуть более 30 процентов. В ряде районов юга России леса вырублены полностью. В Елабуге лесистость составляет 17%.

                 Задачи 

20 кг макулатуры сохраняют 1 крупное дерево,. Седьмую часть всех отходов города  составляет бумага. Найти, сколько деревьев мы могли бы сохранить, если за год вывозится 49000тонн мусора.

Решение: 

1)    49000:7 = 7000 (т)  

2)    7000 т=7000000кг

3)    7000000:20=350000 (деревьев).

    

 

 

Флора и Фауна.

 

Флора - это исторически сложившаяся совокупность видов растений, обитающих в данной области и входящих во все ее экосистемы.

Фауна - это исторически сложившаяся совокупность видов животных, обитающих в данной области и входящих во все ее экосистемы.

Флора или фауна объединяет все виды растений и животных той или иной области (района, местности).

Задачи :

В год убивают 8 тысяч зверей для одежды. Сколько зверей убьют за 3 с половиной года?

Решение: 

1)    8000∙3=24000 (зверей) за 3 года 

2)    8000:2=4000 (зверей) за пол года 

3)    24000+4000=28000 (зверей) за 3 с половиной года

Или

4)    8000 ∙3,5=800 ∙35=28000

 

     Пути решения экологических проблем .

 

Проблема мусора – самая актуальная проблема в мире. В небольшом городе России на свалку ежегодно отправляются сотни тонн отходов. Они загрязняют почву, воду, воздух – и наносят непоправимый вред экосистеме. Люди во всем мире думают над тем, как решить проблему мусора. В этом вопросе есть некоторые успехи, но идеальной формы утилизации отходов еще не найдено. Отходы существуют ровно столько, сколько существует человечество. В древних городах и поселениях уже были специальные места, где оставляли бытовые отходы. В Средние века нечистоты связали с возникновением инфекционных заболеваний, именно потому запретили выливать их на улицы города.

Вплоть до XIX века отходы по большей части представляли только эпидемиологическую опасность. Это были органические вещества и материалы, не загрязняющие окружающую среду. С возникновением промышленности, возникла и проблема мусора. Чем больше разрастались предприятия, тем больше становилось отходов. С началом нефтепереработки ситуация ухудшилась. Теперь возникли отходы, которые и вовсе не разлагаются.

В конце XX века решение проблемы мусора было очень неожиданным. Пластик и другие трудноразлагающиеся предметы попросту вывозились в страны третьего мира. Так в Африке возникли целые регионы, утопающие в мусоре развитых стран. В XXI веке стало понятно, что это не решает проблему, а только усугубляет ее. Сейчас вопрос экологии стал актуальным, как никогда.

                      

 

Задачи.

 

Каждый день на Земле производится 1 млн. т опасных отходов, 90 % которых приходится на промышленно развитые страны. Сколько тонн опасных отходов производят эти страны за месяц? За год? За Столетие?

Решение :

1)    1000000 ∙0,9=900000 (т)–отходы развитых стран.

2)    900000 ∙365=328500000 (т)–отходов за год.3

3)    328500000 ∙100=32850000000 (т)–отходов за сто лет.

Вывод:

 

Экологическая проблема - это изменение природной среды в результате деятельности человека, ведущее к нарушению структуры и функционирования природы. Это проблема антропогенного характера. Иначе говоря, она возникает вследствие негативного воздействия человека на природу. Пути решения глобальных экологических проблем: Во-первых, экологизация производства: природосберегающие технологии, обязательная экологическая экспертиза новых проектов, в идеале -создание безотходных технологий замкнутого цикла. Во-вторых, разумное самоограничение в расходовании природных ресурсов, особенно - энергетических источников (нефть, уголь), имеющих для жизни человечества важнейшее значение. Решая задачи экологического содержания, объединяются эмоциональное восприятие с рациональным восприятием. Математика создает условия для развития умения давать количественную оценку состояния природных объектов и явлений, положительных и отрицательных последствий деятельности человека в природном и социальном окружении. Текстовые задачи позволяют раскрыть вопросы о среде обитания, заботы о ней, рациональном природопользовании, восстановлении и приумножении ее природных богатств.

Экологические  задачи развивают интерес к изучению местного природного окружения,  служат для нас, учащихся, и лабораторией для исследований, и площадкой для практических дел, и «трибуной» для выступлений.

Экологические задачи  воспитывают уважительное отношение  и заботу о собственном месте проживания.  Все знания, навыки, умения, чувства, убеждения, которые формируются во время решения и придумывания задач, ориентированы на развитие у учащихся  экологической культуры и экологического сознания.

Использование экозадач  является показателем уровня экологического сознания, от которого зависит отношение людей друг к другу и к природному окружению, т.е. выживание человечества. Экологизация математики способствует получению учащимися знаний об окружающем мире и его экологических проблемах, осуществляется мотивация учебной деятельности учащихся и формирование представления о роли математики в решении экологических проблем.

 

 

 

 

 

 

 

Мы создали опрос . Спросив  у жителей нашего города , что нужно , для того чтобы экология нашей страны улучшалась . Вот какие итоги мы подвели :

11% опрошенных проголосовали за то , что нужно провести акцию «Чистый город»

67% опрошенных проголосовали за то , что нужно меньше мусорить 

11% опрошенных проголосовали за то , что нужно посадить деревья 

8% опрошенных проголосовали за то  , что нужно убрать территорию 

3% опрошенных проголосовали за то , что нужно поставить больше урн и контейнеров 

Мы считаем , что наибольшая доля опрошенных проголосовало за , что нужно меньше мусорить , потому что на улицах и в правду очень мусора . Человек сам все это создает . Давайте вместе побережем нашу планету и будем заботиться о ней ! 

 

 

 

 

Список литературы:

Учебник по алгебре 9 класс Ю.Н.Макарычев, Н.Г.Миндюк,К.И.Нешков,С.Б.Суворова

Энциклопедия «Экология это интересно» В.Г.Бабенко

Энцеклопедия

«Экология природопользование , охрана окружающей среды» Т.А.Демина

Сборник задач по алгебре

Информация из МУП «Водоканал Семилуки»