2 взаимодействие биологического и костного вещества: состав воздуха, воды, происхождение почвы, их биологическая




Скачать 215.85 Kb.
Название2 взаимодействие биологического и костного вещества: состав воздуха, воды, происхождение почвы, их биологическая
Дата публикации08.12.2013
Размер215.85 Kb.
ТипДокументы
zadocs.ru > Биология > Документы
СОДЕРЖАНИЕ

2 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ БИОЛОГИЧЕСКОГО И КОСТНОГО ВЕЩЕСТВА: СОСТАВ ВОЗДУХА, ВОДЫ, ПРОИСХОЖДЕНИЕ ПОЧВЫ, ИХ БИОЛОГИЧЕСКАЯ РЕГУЛЯЦИЯ………………………………………………………………………………………………………2

13 ПОЛНОТА БИОТИЧЕСКОГО КРУГОВОРОТА. ОСОБЕННОСТИ СУКЦЕССИИ НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМ ………………………………………………………………………………12

6 ФОТОЗИСНТЕЗ И ДЫХАНИЕ: КИСЛОРОД АТМОСФЕРЫ КАК ПРОДУКТ……18

21 ОХРАНА АТМОСФЕРЫ КАК ОДНА ИЗ ВАЖНЕЙШИХ СОВРЕМЕННЫХ ЗАДАЧ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА……………………………………………………………………………………………...20

^ 2 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ БИОЛОГИЧЕСКОГО И КОСТНОГО ВЕЩЕСТВА: СОСТАВ ВОЗДУХА, ВОДЫ, ПРОИСХОЖДЕНИЕ ПОЧВЫ, ИХ БИОЛОГИЧЕСКАЯ РЕГУЛЯЦИЯ

Взаимодействие биологического и костного вещества

Вещество, составляющее биосферу, существенно неоднородно. Поэтому различают косное и живое вещества. Косное вещество преобладает по массе и объему. Происходит непрерывная миграция атомов косного вещества биосферы в живое и обратно. Все исследуемые объекты в биосфере следует называть естественными телами биосферы. А среди них можно различать тела живые, а также косные или биокосные, как, например, почва или озерная вода.

В.И. Вернадский подчеркивал принципиальное значение связей живого и косного вещества, фундаментальный характер биологического единства земных естественно-природных процессов: “Между косным и живым веществом есть непрерывная, никогда не прекращающаяся связь, которая может быть выражена как непрерывный биогенный ток атомов из живого вещества в косное вещество биосферы и обратно. Этот биогенный ток атомов вызывается живым веществом. Он выражается в непрекращающемся никогда дыхании, размножении и т.п.”. В этом постоянном обмене, рассматривая взаимодействие живого и косного вещества в космопланетарном аспекте, В.И. Вернадский выделил несколько основополагающих свойств, среди которых — два биохимических принципа:

1. Геохимическая биогенная энергия стремится в биосфере к максимальному проявлению.

2. При эволюции видов выживают те организмы, которые своей жизнью увеличивают биогенную геохимическую энергию.

Важная сторона естественнонаучных обобщений, сделанных В.И. Вернадским, состояла в том, что он постоянно поддерживал космические, “вселенские” аспекты процессов и явлений, происходящих в живом веществе. Перечисляя планетарные свойства жизни, В.И. Вернадский, наряду с первым и вторым биохимическими принципами, указывал также, что “живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с космической средой, его окружающей”. Обмен этот проявляется, в частности, в том, что живое вещество “создается и поддерживается на нашей планете космической энергией Солнца”.

Химический состав воздуха

В 1754 году Джозеф Блэк экспериментально доказал, что воздух представляет собой смесь газов, а не однородное вещество.


^ Состав воздуха:

Вещество

Обозначение

По объёму, %

По массе, %

Азот

N2

78,084

75,50

Кислород

O2

20,9476

23,15

Аргон

Ar

0,934

1,292

Углекислый газ

CO2

0,0314

0,046

Неон

Ne

0,001818

0,0014

Метан

CH4

0,0002

0,000084

Гелий

He

0,000524

0,000073

Криптон

Kr

0,000114

0,003

Водород

H2

0,00005

0,00008

Ксенон

Xe

0,0000087

0,00004

Состав воздуха может меняться: в крупных городах содержание углекислого газа будет выше, чем в лесах; в горах пониженное содержание кислорода, вследствие того, что кислород тяжелее азота, и поэтому его плотность с высотой уменьшается быстрее. В различных частях земли состав воздуха может варьироваться в пределах 1-3 % для каждого газа.

Воздух всегда содержит пары воды. Так, при температуре 0 °C 1 м³ воздуха может вмещать максимально 5 граммов воды, а при температуре +10 °C — уже 10 граммов.

Ниже будут более подробно рассмотрены 4 наиболее весомые составляющие воздуха: Азот, Кислород и Углекислый газ.

Азот. Азот атмосферы — индифферентный для человека газ, он служит как бы разбавителем других газов. Количество азота во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе одинаково. В условиях повышенного давления вдыхание азота может оказать наркотическое действие.

Кислород. Это важнейшая составная часть воздуха. Его биологическое значение для человека состоит прежде всего в обеспечении окислительных процессов в организме. Без него невозможна жизнь людей, животных и растений. Взрослый человек в покое поглощает в среднем 12 л кислорода в час, а при физической работе — в 10 с лишним раз больше. Значительное количество кислорода воздуха расходуется на окисление органических веществ, содержащихся в нем, воде, почве, и на процессы горения. В нормальных условиях концентрация кислорода у поверхности почвы практически постоянна.

В жилых и спортивных сооружениях количество кислорода почти не изменяется благодаря естественной и искусственной вентиляции.

При нормальном атмосферном давлении вдыхание чистого кислорода полезно и широко применяется в лечебно-профилактических целях. Для повышения работоспособности и ускорения восстановительных процессов у спортсменов иногда назначается вдыхание чистого кислорода по специальной схеме.

В крови человека кислород находится преимущественно в химически связанном с гемоглобином состоянии, образуя оксигемоглобин.

Двуокись углерода, или углекислый газ. Этот газ образуется в результате окислительно-восстановительных процессов, протекающих в организме людей и животных, горения топлива, гниения органических веществ.

Количество углекислого газа в атмосфере колеблется от 0,03 до 0,04%. В воздухе городов концентрация углекислого газа увеличивается за счет промышленных выбросов — до 0,045%, в жилых и общественных зданиях (при плохой вентиляции) — до 0,6—0,8%. Взрослый человек в покое выделяет в среднем 22 л углекислоты в час, а при физической работе — в 2—3 раза больше.

Признаки ухудшения самочувствия у человека появляются только при продолжительном вдыхании воздуха, содержащего 1,0— 1,5% углекислого газа, выраженные функциональные изменения — при концентрации 2,0—2,5% и резко выраженные симптомы (головная боль, общая слабость, одышка, сердцебиение, понижение работоспособности) — при 3—4%.

Гигиеническое значение углекислого газа заключается в том, что он служит косвенным показателем общего загрязнения воздушной среды помещений. Параллельно с увеличением его содержания повышаются температура, относительная влажность, запыленность воздуха, изменяется его ионный состав, главным образом за счет увеличения положительных ионов.

Гигиенической нормой содержания углекислого газа в воздухе жилых и служебных помещений, спортивных залов считается концентрация 0,1 %.

Состав воды

При прохождении через различные породы вода приобретает характерные для этих пород свойства. Так пройдя через известковые породы, вода становится известковой, через доломитовые – магниевой, через каменную соль и гипс – минеральной.

Свойства воды. Они оказывают своё влияние и на здоровье человека, и на состояние систем водоснабжения, и на работу бытовых приборов.

1. Водородный показатель – десятичный логарифм концентрации ионов водорода, но с обратным знаком. Для всего живого в воде минимум - рН=5, в питьевой воде может быть рН 6,0-9,0, а в воде водоёмов культурно-бытового водопользования - 6,5-8,5.

2. Общая жесткость – совместная концентрация ионов кальция и магния. Вода может в зависимости от величины жесткости быть: очень мягкой – 0-1,5 мг-экв/л, мягкой – 1,5-3 мг-экв/л, средней жёсткости – 3-6 мг-экв/л, жёсткой – 6-9 мг-экв/л, очень жёсткой – более 9 мг-экв/л. Оптимальный уровень жёсткости воды для внутреннего употребления -3,0-3,5 мг-кв/л. Употребление воды с большей жёсткостью может привести к заболеваниям суставов, образованию камней. Жёсткость воды свыше 4,5 мг-экв/л приводит к отложению осадка на стенках бытовых приборов, накоплению осадка в трубах водоснабжения.

3. Хлориды – их содержание в природных водах может быть от долей миллиграмма до нескольких граммов на литр. Наличие хлоридов в воде более 350 мг/л, даёт ей солёный вкус и приводит к заболеваниям у людей пищеварительной системы.

4. Сульфаты – их содержание обусловлено вымыванием солесодержащих пород. Если содержание в воде сульфатов превышает 500 мг/л, то это ведёт к заболеванию кишечно-пищеварительного тракта.

5. Нитраты – содержатся в основном в поверхностных водах. В концентрации превышающей более 20 мг/л, на организм человека оказывают токсическое действие. Использовании в пищу воды с увеличенным содержанием нитратов может повлечь за собой заболевания сердечно-сосудистой системы, крови.

6. Сульфиды – сероводород. Находится чаще всего в подземных источниках. Появление сероводорода в поверхностных водах может быть следствием сброса неочищенных вод. Присутствие в воде сероводорода обнаруживается по неприятному запаху издаваемому им.

7. Железо – вода получает красно-коричневую окраску, развиваются железобактерии, трубы засоряются. Из-за слизеобразования железобактерий ухудшаются свойства воды, ухудшается её вкус. Высокое содержание железа в воде неблагоприятно действует на кожу человека, возможно изменение морфологического состава крови, может способствовать развитию аллергии.

8. Марганец – присутствие в питьевой воде до 0,5 мг/л не влияет на здоровье людей, но может быть неприятным, так как вода имеет металлический привкус. Также наличие в воде марганца может вызывать образование плёнки на трубах, которая позже отслаивается в виде чёрного осадка.

9. Перманганатная окисляемость – общая концентрация кислорода, соответствующая количеству иона перманганата МпО4, необходимому для обработки этим окислителем пробы воды. Характеризует количество органических и неорганических веществ в воде и предназначен для оценки качества водопроводной воды. При перманганатной окисляемости выше 2 мгО2/л, воду требуется обеззараживать, так как в ней много легко окисляющихся органических соединений. Если обеззараживать такую воду хлорированием, то образуются ещё более вредные для здоровья хлоруглеводы.

10. Аммоний – азот аммонийный, конечный продукт разложения – аммиак, наличие его в воде не опасно. Если же аммиак образовался после разложения белка сточных вод, то такая вода для питья непригодна. Содержание аммония в воде не может превышать 0,5 мг/л.

11. Щелочность – под этим подразумевается содержание в воде гидроксильных ионов ОН.

12. Кремниевая кислота - слабая минеральная кислота, соли которой имеются в природной воде.

13. Сухой остаток – служит ориентиром наличия в воде неорганических солей.

14. Кислород растворённый – растворяется в природной воде при контакте с воздухом.

15. Углекислый газ – имеется в природной воде, после растворения из воздуха и как результат протекания в воде и почве биохимических процессов.

16. Хлор остаточный – или избыточный обладает очень сильным бактерицидным действием. Нормативы содержания в воде: свободный хлор 0,3-0,5 мг/л, связанный 0,8-1,2 мг/л.

17. Медь и её соединения часто встречаются в природных водах, но, как правило, их концентрация не превышает десятых долей мг/л.

18. Алюминий – высокие концентрации редки, основными источниками поступления в водопроводную воду могут быть коагулянты на основе солей алюминия.

Образование почвы
Почва образуется из горных пород благодаря одновременному воздействию двух процессов: выветривания горных пород и почвообразования.

Выветривание горных пород. Выветриванием называется совместное действие различных факторов и процессов, приводящих к разрушению и глубоким изменениям горных пород, составляющих земную кору. Главными факторами выветривания являются температурные колебания, ветер, вода и др.

В. Р. Вильямс пишет: «Горная порода, чтобы стать почвой, должна развить два новых свойства, слагающих существенный признак почвы — ее плодородие. Она должна приобрести способность к образованию и сохранению запаса воды, необходимой для обеспечения развития растений, и она должна сконцентрировать и удержать необходимый для развития растений запас элементов их зольной и азотной пищи».

При выветривании горные породы начинают разрушаться под влиянием следующих факторов.

Благодаря значительным колебаниям дневных и ночных температур, а также в результате неравномерного нагревания и охлаждения верхних и внутренних слоев этих пород, образуются трещины и разрывы. Вода и атмосферные осадки — дождь и снег — продолжают это разрушение. Замерзая в трещинах, вода разрывает их еще больше, измельчая верхние слои пород. Ветер довершает разрушение, причем мягкие породы истачиваются ветром быстрее и измельченные частицы нередко переносятся в другие места.

В конечном результате под влиянием ветра, воды, дождя, снега обнажающаяся поверхность горных пород теряет свою массивность, образуется рыхлый слой, так называемый рухляк, представляющий собой измельченную минеральную массу из обломков разнообразной величины и формы, а также частиц различной величины (песок, пыль, ил). Этот рыхлый слой горной породы отличается от первоначальных горных пород тем, что он стал проницаем для воды и воздуха.

Одновременно с физическим происходит и химическое выветривание горных пород, в результате чего происходит изменение их химического состава. Вода, имея примесь углекислоты, энергично разлагает сложные горные породы, образуя новые соединения. Воздух при химическом выветривании действует на горные породы своими составными частями: кислород воздуха, окисляя, переводит одни соединения в другие; углекислота воздуха, соприкасаясь с водой, растворяется в ней, увеличивая тем самым растворяющую способность воды.

В результате химического выветривания первичных (кристаллических) горных пород появляемся так называемые вторичные, или осадочные, породы известняки, песчаники, глинистые сланцы и др. В процессе химического выветривания отлагаются конечные продукты выветривания — песок, пыль и ил, а сложные нерастворимые соединения переходят в простые и растворимые соли, которые затем вымываются атмосферной водой.

Разрушенная размельченная горная порода еще не является почвой, так как не обладает плодородием. Однако процессы выветривания уже подготовили горную породу для перехода ее в почву: появляется поглотительная способность, капиллярность, связность (глинистые частицы), влагоемкостькость (способность удерживать воду). Так закладываются почвообразующие, или материнские породы.

На такой материнской породе поселяются растения, корни которых как при жизни растений, так и после отмирания и гниения их остатков выделяют различные органические кислоты, растворяющие минеральные соединения и усиливающие процесс разрушения горных пород. На почвообразующих материнских породах поселяются также бактерии и другие микроорганизмы, выделяющие кислотные соединения и участвующие таким образом в изменении горных пород и минеральные соединений.

В результате жизнедеятельности растений и микроорганизмов происходит процесс синтеза и разрушения органического вещества, протекают биологические и физико-химические процессы, происходит обогащение гумусом, образуется плодородная почва.

Совокупность процессов, в результате действия которых на материнской породе формируется почва, носит название почво образовательного процесса.

На ход почвообразовательного процесса оказывают влияние материнская порода, климат, рельеф, растительный и животный мир. В этом процессе основным фактором, по Вильямсу, является биологическое воздействие растительных формаций, являющихся природными комбинациями различных групп зеленых растений и бесхлорофилльных микроорганизмов.

В зависимости от различных природных условий, процессы почвообразования происходили по-разному, благодаря чему в настоящее время мы имеем различные почвы, основные типы которых приурочены к географическим местностям с определенными природными условиями.
^ 13 ПОЛНОТА БИОТИЧЕСКОГО КРУГОВОРОТА. ОСОБЕННОСТИ СУКЦЕССИИ НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМ

Деструктивная функция обусловливает процессы, связанные с разложением мертвой органики, с химическим разрушением горных пород и вовлечением образовавшихся веществ в биотический круговорот. В результате этого образуются биокосные и биогенные вещества, происходит минерализация органики, т.е. превращение ее в косное вещество.

Вырубка лесов, эрозия почв, замещение природных ландшафтов строительными объектами, горными выработками и городами снижает общую биомассу фотосинтетиков, делает привычным биотический круговорот, отрицательно влияет на жизнь человека.

Жизнь существует в форме биотических круговоротов органического вещества, основанных на взаимодействии процесса синтеза и деструкции ( разрушения); каждый вид организмов - звено биотического круговорота. Функцию синтеза выполняют зеленые растения, деструкции - микроорганизмы. Несмотря на все свое могущество, человек остается звеном биотического круговорота. Однако деятельность человека уже давно нарушила его договор с природой.

В результате деятельности микроорганизмов в больших масштабах происходит не только фиксация азота, но и окисление, и восстановление многих элементов, таких, как сера, железо и др. Последние либо вовлекаются в биотический круговорот, либо образуют руды органического происхождения.

Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов. Глобальный биотический круговорот осуществляется при участии всех населяющих планету организмов. Он заключается в циркуляции веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами.

Главная функция биосферы заключается в осуществлении круговорота химических элементов. Глобальный биотический круговорот совершается при участии всех населяющих планету организмов. Он заключается в циркуляции веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами.

Жизнедеятельность биоценозов сопровождается синтезом и распадом органического вещества. Они стимулируют биотический круговорот - важнейший фактор длительного ( теоретически - вечного) существования жизни на Земле.

Биогеоценозы крайне разнообразны и в различной степени насыщены живыми организмами. Соответственно скорость биотического круговорота и, следовательно, его продуктивность заметно различаются. В водных экосистемах круговорот совершается быстрее, чем в наземных, в тропических зонах его скорость и продуктивность выше, чем в арктических.

Антропогенный обмен существенно изменяет общепланетарный круговорот веществ, резко ускоряя его. Он отличается от биотического круговорота своей незамкнутостью, носит открытый характер. На входе антропогенного обмена находятся природные ресурсы, а на выходе - производственные и бытовые отходы. Экологическое несовершенство антропогенного обмена заключается в том, что коэффициент полезного использования природных ресурсов, как правило, чрезвычайно низок, а отходы производства ухудшают природную среду, многие из них не разлагаются до природного состояния. В период научно-технического прогресса и на стадии его интенсификации масштабы и скорость антропогенного обмена резко возрастают, вызывая заметные напряжения в биосфере.

Большое значение в биотическом круговороте воды имеют процессы транспирации. С влагой растения потребляют из почвы минеральные и органические вещества, процесс транспирации регулирует температуру растений, предохраняя их от перегрева. Объемы воды, проходящие через биомассу, огромны. Например, для образования 1 т биомассы пшеницы необходимо 300 - 500 м3 воды. Количество воды, испаряющейся за день с поверхности листьев одной березы, - 0 075 м3, липы - 0 2 м3, а 1 га березняка, масса листьев которого составляет около 5000 кг, испаряет за день примерно 47 м3 воды.

В ландшафтах, характеризующихся дефицитом кобальта в почвах, целесообразно использовать кобальтовые удобрения. Они служат важным фактором оптимизации биотического круговорота кобальта, способствуют повышению урожайности сельскохозяйственных культур и кормовых трав. Для удобрения лугов и пастбищ кобальт вносят в виде сульфата или хлорида, иногда применяют кобальтовый суперфосфат. В зависимости от химического состава почв дозы соли кобальта колеблются от 0 5 до 8 кг / га. Под влиянием кобальтовых удобрений качество пастбищного корма улучшается. Выпас стад на пастбищах, обогащенных кобальтом, приводит к повышению продуктивности и воспроизводительной способности животных, улучшению качества животноводческой продукции.

В сельскохозяйственные экосистемы ежегодно поступает значительное количество разнообразных пестицидов, предназначенных для борьбы с вредными насекомыми, сорными растениями и другими вредителями сельского хозяйства. Пестициды включаются в пищевые цепи и биотический круговорот.

В зависимости от уровня содержания меди в почве дозы медного купороса составляют 3 - 7 кг / га, иногда 10 - 25 кг / га, пиритных огарков - 0 5 - 0 8 т / га. Внесение медных удобрений в почву способствует поддержанию биотического круговорота меди и улучшению геохимической обстановки в БГЦ. У больных животных ( и у людей) исчезают признаки медной недостаточности.

Самоочищение связано с круговоротом веществ в водоеме. Напряженность, направленность и полнота самоочищения регулируются биотическим круговоротом, который в свою очередь определяется лимнологическим типом водоема, географическими особенностями его расположения, влиянием геофизических и антропогенных воздействий. Изучение механизма самоочищения позволит выявить его составляющие, поддающиеся в настоящее время регулированию с помощью инженерных решений.

Живые, неживые и биокосные компоненты биогеоценоза функционально взаимосвязаны между собой и образуют единую целостную систему. Целостность системы поддерживают процессы обмена веществ в форме биотического круговорота.
Сукцессия наземных экосистем

Сукцессия (от лат. succesio — преемственность, наследование) — последовательная необратимая и закономерная смена одного биоценоза (фитоценоза, микробного сообщества, биогеоценоза и т. д.) другим на определённом участке среды во времени.

Первичная сукцессия

Широко известным примером первичной сукцессии является заселение застывшей лавы после извержения вулкана или склона после схода лавины, уничтожившей весь профиль почвы. Сейчас подобные явления редки, но каждый участок суши в какое-то время прошёл через первичную сукцессию.

Первичные сукцессии развиваются параллельно с почвообразованием под влиянием постоянного попадания извне семян, отмирания неустойчивых к экстремальным условиям сеянцев и лишь с определённого времени — под влиянием межвидовой конкуренции. Развитие того или иного серийного сообщества и его смена обусловлены в основном содержанием азота в почве и степенью разрушения её минеральной части.

Например, для горных участков Аляски выделяют следующие типичные стадии первичной сукцессии с характерными растениями-доминантами:

Лишайники разрушают породу и обогащают её азотом.

Мхи и ряд трав.

Кустарниковые сообщества с преобладанием ивы.

Кустарниковые сообщества с преобладанием ольхи.

Ельник, затем доминирование тсуги.

Вторичная сукцессия

В качестве примера вторичной сукцессии обычно приводят ельник, уничтоженный после пожара. На занимаемой им ранее территории сохранилась почва и семена. Травяное сообщество образуется уже на следующий год. Дальше возможны варианты: во влажном климате доминирует ситник, затем он сменяется малиной, она — осиной; в сухом климате преобладает вейник, он сменяется шиповником, шиповник берёзой. Под покровом осинового или берёзового леса развиваются растения ели, со временем вытесняющие лиственные породы. Восстановление темнохвойного леса происходит примерно за 100 лет. Восстановление климаксных дубрав в Московской области обычно не происходит, поскольку лес вновь вырубается. Подробно вторичные сукцессии после пожаров в лесотундре и северной тайге рассмотрены в работах А. П. Тыртикова. Так после пожаров в редкостойных лесах и редколесьях на гарях через несколько десятилетий развиваются березняки травяные. Они сменяются смешанными зеленомоховыми лесами через 120—150 лет после пожара. Редкостойные смешанные сфагновые леса сменяют смешанные зеленомоховые леса через 200—250 лет после пожара.Редколесья на сфагновых болотах формируются на месте редкостойных сфагновых лесов через 250—300 лет. А через 300—350 лет кустарничково-лишайниковые тундры сменяют редколесья на сфагновых болотах.

В известной работе Ю. Одума описан также специфический тип вторичной сукцессии - циклическая сукцессия. Эта сукцессия имеет отличительную черту - в недрах сообщества зреют предпосылки для отката сообщества к более примитивному типу (например, посредством формирования огнеопасной среды). Одумом показано на примере калифорнийской чапарали. Для России аналогичный тип растительности - "харгонат" описан А.В. Беликович.

^ 6 ФОТОЗИСНТЕЗ И ДЫХАНИЕ: КИСЛОРОД АТМОСФЕРЫ КАК ПРОДУКТ

Фотосинтез — это процесс образования органического вещества из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий). В современной физиологии растений под фотосинтезом чаще понимается фотоавтотрофная функция — совокупность процессов поглощения, превращения и использования энергии квантов света в различных эндэргонических реакциях, в том числе превращения углекислого газа в органические вещества.

Различают оксигенный и аноксигенный типы фотосинтеза. Оксигенный гораздо более широко распространён, его осуществляют растения, цианобактерии и прохлорофиты. В данной статье описан только он, аноксигенному фотосинтезу пурпурных и зелёных бактерий, а также геликобактерий посвящена отдельная статья.

Выделяют три этапа фотосинтеза: фотофизический, фотохимический и химический. На первом этапе происходит поглощение квантов света пигментами, их переход в возбуждённое состояние и передача энергии к другим молекулам фотосистемы. На втором этапе происходит разделение зарядов в реакционном центре, перенос электронов по фотосинтетической электронотранспортной цепи, что заканчивается синтезом АТФ и НАДФН. Первые два этапа вместе называют светозависимой стадией фотосинтеза. Третий этап происходит уже без обязательного участия света и включает в себя биохимические реакции синтеза органических веществ с использованием энергии, накопленной на светозависимой стадии. Чаще всего в качестве таких реакций рассматривается цикл Кальвина и глюконеогенез, образование сахаров и крахмала из углекислого газа воздуха.

Дыхание — основная форма диссимиляции у человека, животных, растений и многих микроорганизмов. При дыхании богатые энергией вещества, принадлежащие организму, полностью разлагаются до бедных энергией неорганических конечных продуктов (диоксида углерода и воды), используя для этого молекулярный кислород.

Под внешним дыханием понимают газообмен между организмом и окружающей средой, включающий поглощение кислорода и выделение углекислого газа, а также транспорт этих газов внутри организма.

Внутреннее (клеточное) дыхание включает биохимические процессы в цитоплазме клеток и митохондриях, приводящее к высвобождению энергии.

У организмов, имеющих большие площади поверхности, контактирующие с внешней средой, дыхание может происходить за счёт диффузии газов непосредственно к клеткам (например, в листьях растений, у полостных животных). При небольшой относительной площади поверхности транспорт газов осуществляется за счёт циркуляции крови (у позвоночных и др.) либо в трахеях (у насекомых).

^ 21 ОХРАНА АТМОСФЕРЫ КАК ОДНА ИЗ ВАЖНЕЙШИХ СОВРЕМЕННЫХ ЗАДАЧ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА
В результате бурной индустриальной деятельности человека в период научно-технической революции оказались в опасности все жизнеобеспечивающие системы - земля, вода, воздух, растительный и животный мир, здоровье и жизнь Ноmо sapiens.

В атмосфере становится меньше кислорода и больше углекислого газа. Реактивный самолет, пересекающий Атлантику, расходует 35 т кислорода. Возникает вопрос: не превысит ли в конце концов промышленное потребление этого газа его образование? Ведь кислород атмосферы - это продукт фотосинтеза. И если учесть, что леса с каждым годом редеют, такая перспектива вполне реальна.

Ежегодно в атмосферу выбрасываются сотни миллионов тонн загрязнителей - окись углерода, сернистый ангидрид, углеводороды и другие вредные вещества.

Происходит интенсивное разрушение озонного слоя планеты. "Вес" озона в земной атмосфере - десятимиллионная доля, но роль колоссальна: он как бы отсекает от щедрого потока солнечной ультрафиолетовой радиации ее жесткую коротковолновую составляющую, губительную для всего живого. Распределен озон главным образом на стратосферных высотах (от 15 до 60 км) и резко неравномерно. Его максимум - на высотах 20 ... 25 км (здесь и формируется так называемый озонный щит). Общее количество озона в атмосфере - величина непостоянная: с середины 70-х годов наблюдается его устойчивое снижение - нынешний дефицит по отношению к среднему уровню достиг примерно 3 %.

Зависит количество озона от многих факторов, главные из которых - динамические процессы в атмосфере, состояние солнечной активности, факторы техногенного характера. Первое серьезное предупреждение о возможном разрушении озона окислами азота сделали ученые США в начале 70-х годов. Примерно в то же время прозвучало предупреждение по поводу возможного влияния хлора (Калифорнийский и Мичиганский университеты США). Анализ ученых показал - ничто не мешает газообразным хлорсодержащим веществам, в основном фреонам (используются в разнообразных аэрозольных упаковках для распыления дезодорантов, лаков, красителей, в холодильниках, кондиционерах, в "пенной" технологии - при производстве пластмассовых изделий, строительных изоляционных материалов, средств пожаротушения), улетучиваться в стратосферу и там начинать разрушительную по отношению к озону жизнь.

В нижних слоях атмосферы фреоны не опасны, а достигая высоты порядка 30 км, они попадают в область господства энергетически мощной коротковолновой солнечной радиации, под воздействием которой разлагаются, выделяя, свободны и хлор. Под влиянием озона хлор окисляется, получается вместо озона кислород. Цепочка реакций бурно нарастает. Один атом хлора в состоянии разрушить до 100 тыс. молекул озона.

В настоящее время количество озона резко сократилось над Антарктидой, заметно сокращение в северных и умеренных широтах. Чем это грозит? Пока обычная одежда вполне предохраняет людей от избытка солнечного ультрафиолета, хотя в последнее время участились случаи заболевания меланомой (форма рака кожи). Высказываются опасения за состояние растительного и животного мира Севера (правда, глубоких биологических исследований в этой области почти не велось). Имеются сведения о возможном снижении, примерно на треть, урожайности некоторых сельскохозяйственных культур. По-видимому, первым примет на себя удар антарктический фитопланктон - начало всей биологической цепи региона.

В атмосфере быстро накапливается двуокись углерода от сжигания такого топлива, как нефть, уголь, бензин. СО2 и другие газы действуют, подобно стеклу в парнике, которое пропускает солнечный свет, но задерживает тепло. Но поглощая, а не отражая инфракрасное излучение, производящее тепло, они вызывают потепление планеты, известное под названием "парниковый эффект".

Ученые, занимающиеся процессами эволюции климата, ищут сравнение с минувшими эрами развития Земли и напоминают, что 40 ... 50 тыс. лет назад на месте северной хвойной тайги в Якутии рос грецкий орех. Следовательно, можно полагать, что нас (вернее, наших потомков) ожидает возвращение в гораздо более благоприятный климат. Одно существенное "но": если тогда периоды потепления и похолодания, не новые для Земли, длились тысячелетиями, теперь скорость глобальной перемены поистине стремительна - несколько десятков лет. За последние сто лет, по подсчетам специалистов, содержание двуокиси углерода в атмосфере увеличилось на 25%, что привело к повышению температуры земной поверхности в среднем на 0,3 ... 1,1°С. Безобидное, на первый взгляд, явление в дальнейшем грозит серьезными последствиями.

Драматическим может оказаться потепление всего на 2°С. Это только средняя цифра, а в некоторых районах и в некоторые сезоны возможны гораздо большие повышения температуры. Например, существует компьютерная модель, прогнозирующая одну горячую точку недалеко от Берингова моря, где зимой может быть почти на 30°С теплее, чем сейчас. Потребовалось охлаждение планеты примерно на 2°С (вероятно, из-за уменьшения солнечной радиации), чтобы вызвать наступление малого ледникового периода, который привел к катастрофе в XIV веке. По прогнозам ученых, дальнейший нагрев поверхности планеты на 1,5 ... 5,5°С вызовет изменение таких критически важных переменных величин, как осадки, ветер, слой облаков, океанические течения, нарушится нормальный круговорот воды, произойдет таяние полярных льдов, что поднимет уровень моря на 25 ... 165 см. Под водой окажутся обширные районы давно освоенных и нынe густонаселенных земель.

Что касается географических районов, то "парниковый эффект" может оказать наибольшее влияние в высоких широтах Северного полушария: от 60° северной широты, приблизительно широты Анкориджа и Стокгольма, до Северного полюса. Согласно прогнозам экспертов, в странах Северной Европы средняя температура к 2050 году повысится зимой на 6 ... 8, летом на 4 ... 6°С. Увеличится количество осадков на 15 ... 30%. Крупные водоемы в Финляндии станут незамерзающими. Более высокая температура в северных районах во время полярной ночи (она-то сохранится!) может пагубно отразиться на лесных массивах. Засушливым районам через полстолетия грозит опустынивание. Огромная Евразийская степь, протяженностью от Молдавии до Алтая, как и Средиземноморье, окажется в условиях более засушливого климата.

По имеющимся прогнозам, климатические изменения нанесут удар по сельскому хозяйству, судоходству, международной торговле, энергетической политике и военной стратегии. Известный климатолог М. Будыко утверждает: "В сущности мы должны осознать, что человечеству предстоит как бы переселение на другую планету с совершенно новыми климатическими условиями".



Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

2 взаимодействие биологического и костного вещества: состав воздуха, воды, происхождение почвы, их биологическая iconПервый
Современные города, особенно крупные, становятся все менее пригодными для проживания. Увеличивается загрязнение воздуха, воды, почвы....

2 взаимодействие биологического и костного вещества: состав воздуха, воды, происхождение почвы, их биологическая iconРоберт Гилман Экодеревни и устойчивые поселения Пер с англ., М., 2000г
Современные города, особенно крупные, становятся все менее пригодными для проживания. Увеличивается загрязнение воздуха, воды, почвы....

2 взаимодействие биологического и костного вещества: состав воздуха, воды, происхождение почвы, их биологическая iconРоберт Гилман Экодеревни и устойчивые поселения Пер с англ., М., 2000г
Современные города, особенно крупные, становятся все менее пригодными для проживания. Увеличивается загрязнение воздуха, воды, почвы....

2 взаимодействие биологического и костного вещества: состав воздуха, воды, происхождение почвы, их биологическая iconРоберт Гилман Экодеревни и устойчивые поселения Пер с англ., М., 2000г
Современные города, особенно крупные, становятся все менее пригодными для проживания. Увеличивается загрязнение воздуха, воды, почвы....

2 взаимодействие биологического и костного вещества: состав воздуха, воды, происхождение почвы, их биологическая iconТема : «Санитарно-гигиенические исследования почвы и ее оценка»
Изучение методов отбора проб почвы, определения механического состава, исследование физических и биологических свойств почвы

2 взаимодействие биологического и костного вещества: состав воздуха, воды, происхождение почвы, их биологическая iconТема 12. Концепция биологического уровня организации материи биологическая...
Биологическая картина мира выступает результатом мировоззренческого обобщения результатов биологических наук. Биология — это наука...

2 взаимодействие биологического и костного вещества: состав воздуха, воды, происхождение почвы, их биологическая icon2. Дочь воздуха опускается в море, где, забеременев от ветра и воды, становится матерью воды
Яйца выкатываются из гнезда, разбиваются на кусочки, и кусочки превращаются в землю, небо, солнце, луну и тучи

2 взаимодействие биологического и костного вещества: состав воздуха, воды, происхождение почвы, их биологическая iconИнородные тела, находящиеся в профиле почвы, происхождение которых...

2 взаимодействие биологического и костного вещества: состав воздуха, воды, происхождение почвы, их биологическая iconРешение: в формировании химического состава и свойств океанической...
В формировании химического состава и свойств океанической воды проявляется средообразующая функция живого вещества. Разложение грибами...

2 взаимодействие биологического и костного вещества: состав воздуха, воды, происхождение почвы, их биологическая icon"Отравляющие и аварийноопасные химические вещества удушающие действия."
Температура кипения + 8,2°С. Температура замерзания 118°С. Пары фосгена в 3,5 раза тя­желее воздуха. Летучесть при + 200 с 6370 мг/л...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов