Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
GOSI.doc
Скачиваний:
151
Добавлен:
19.02.2016
Размер:
14.2 Mб
Скачать

3.Проаналізувати колообіг речовин та перетворення енергії.

Головна функція біосфери полягає в забезпеченні кругообігів хімічних елементів. Глобальний біотичний кругообіг здійснюється за участю всіх організмів, що населяють планету. Він полягає в циркуляції речовин між ґрунтом, атмосферою, гідросферою і живими організмами.

Завдяки біотичному кругообігу можливе тривале існування й розвиток життя при обмеженому запасі доступних хімічних елементів. Використовуючи неорганічні речовини, зелені рослини за рахунок енергії Сонця створюють органічну речовину, яка іншими живими істотами (гетеротрофами-споживачами та деструкторами) руйнується, з тим щоб продукти цього руйнування могли бути використані рослинами для нових органічних синтезів.

Важлива роль у глобальному кругообігу речовин належить циркуляції води між океаном, атмосферою та верхніми шарами літосфери.Вода випаровується і повітряними течіями переноситься на багато кілометрів. Випадаючи на поверхню суші у вигляді опадів, вона сприяє руйнуванню гірських порід, роблячи їх доступними для рослин і мікроорганізмів, розмиває верхній ґрунтовий шар і проникає разом із розчиненими в ньому хімічними сполуками та зваженими органічними частинками в океани та моря.

Підраховано, що з поверхні Землі за 1 хв. випаровується близько 1 млрд. т. води (на утворення 1г. водяної пари затрачується 2,248 кДж). Енергія, затрачувана на випаровування води, повертається в атмосферу. Циркуляція води між світовим океаном і сушею є найважливішою ланкою в підтримці життя на Землі й основною умовою взаємодії рослин і тварин з неживою природою. Завдяки цьому процесу відбувається поступове руйнування літосфери, перенесення її компонентів у глибини морів і океанів.

На створення органічної речовини витрачається всього 0,1- 0,2 % сонячної енергії, котра досягає поверхні планети. Енергія біотичного кругообігу мала в порівнянні з енергією, що витрачається в абіотичних геохімічних процесах. Завдяки їй здійснюється значний об'єм роботи з переміщення хімічних елементів. Близько 40 хімічних елементів залучаються живими організмами в активний кругообіг. Найбільше значення має кругообіг вуглецю, азоту, кисню, водню, заліза, фосфору, сірки, калію, кальцію, магнію та кремнію.

Кругообіг вуглецюпочинається з фіксації атмосферного дво­окису вуглецю в процесі фотосинтезу. Частина вуглеводів, які утворилися при фотосинтезі, використовується самими рослинами для отримання енергії, а частина споживається  твари­нами. Вуглекислий газ виділяється в процесі дихання рослин і тварин. Мертві рослини і тварини розкладаються, вуглець їх тка­нин окислюється і повертається в атмосферу. Аналогічний процес відбувається і в океані.

 Кругообіг азоту також охоплює всі області біосфери (рис. 184). Хоча його запаси в атмосфері практично невичерпні, вищі рослини можуть використовувати азот тільки після сполуки його з воднем або киснем. Виключно важливу роль у цьому процесі відіграють азотфіксуючі бактерії. При розпаді білків цих мікро­організмів азот знову повертається в атмосферу.

Показником масштабів біотичного кругообігу слугують темпи обороту вуглекислого газу, кисню та води, що весь кисень атмосфери проходить через організми приблизно за 2 тис.років, вуглекислий газ — за 300 років, а вода повністю розкла­дається та відновлюється в біотичному кругообізі за 2000 років.

 Кругообіг сірки. Сірка входить доскладу білків і також є життєво важливим елементом. У вигляді сполук з металами — сульфідів — вона залягає у вигляді руд на суші та входить до складу глибоководних відкладень. У доступну для засвоєння роз­чинну форму ці сполуки перетравлюються хемосинтезуючими бактеріями, здатними одержувати енергію шляхом окислення відновлених сполук сірки. У результаті створюються сульфати, які використовуються рослинами. Сульфати, що глибоко заляга­ють, залучаються до кругообігу іншою групою мікроорганізмів, які поновлюють сульфати до сірководню.

Кругообіг фосфору. Резервуаром фосфору є поклади його спо­лук у гірських породах. Унаслідок вимивання він потрапляє в річкові системи й частково використовується рослинами, а част­ково несеться в море, де осідає в глибоководних відкладеннях. Крім того, в світі щорічно видобувається від 1 до 2 млн. т. фосфо­ровмісних порід. Велика частина цього фосфору також, вимива­ється та включається до кругообігу. Завдяки лову риби частина фосфору повертається на сушу в невеликих розмірах (близько 60 тис. т. елементарного фосфору на рік).

 Одночасно з круговоротом речовин в біосфері йде і перетворення енергії. Біосфера в цілому є відкритою системою, що постійно приймає сонячну енергію. У процесі фотосинтезу сонячна енергія перетворюється на хімічну. В живій речовині Землі зв'я­зано 4,19 х 1018 Дж. енергії; при цьому щорічно виробляється та витрачається 4,19 х 1017 Дж. Енергія використовується росли­нами на процеси життєдіяльності, а частина її переходить до рос­линоїдних організмів. Останні витрачають енергію на процеси життєдіяльності, а частково вона поступає до м'ясоїдних тварин тощо. Таким чином, енергія запасається в тканинах рослин і тва­рин у вигляді органічних сполук, які споживаються іншими тва­ринами й людиною. Частина енергії консервується в нафті, сланцях, торфі.

Разом з накопиченням енергії в живих організмах відбувається майже рівне йому за масштабами виділення енергії при руйнуванні органічних речовин у процесі дихання, бродіння та гниття. Так у біосфері підтримується баланс енергії. Під час цих перетворень відбуваються витрати енергії на процеси життєдіяльності організмів. Утрати енергії постійно заповнюються за ра­хунок світлової енергії Сонця.

Отже, біосфера є складною екологічною системою, яка працює в стаціонарному режимі. Стабільність біосфери зумовлена тим, що результати активності трьох груп організмів, які виконують різні функції в біотичному кругообігу — продуценти (автотрофи), споживачі (гетеротрофи) і деструктори (минералізуючі органічні залишки), — взаємозрівноважуються. Гомеостатичний стан біосфери не виключає здатності її до еволюції.

4.Назвати рівні організації живої матерії в екології.

Рівні організації живої матерії — це відносно гомогенні біологічні системи, для яких характерний певний тип взаємодії елементів, просторовий і часовий масштаби процесів. Розрізняють такі рівні організації живої матерії: молекулярний, клітинний, тканинний, органний, організмений, біологічних угруповань (від елементарних біогеоценозів до біосфери загалом). З ускладненням організації нижчий рівень входить до складу наступного, вищого рівня, останній — до складу ще вищого і т. д. Так здійснюється принцип ієрархії (ступінчастого підпорядкування), властивий живій матерії.

Рівень організації є одним з фундаментальних у вивченні біологічних об'єктів, які існують завдяки зв'язкам, що поєднують їхні елементи в єдине ціле. Ідея рівнів організації живого дає змогу пояснити цілісність і якісну своєрідність біологічних систем. На біосферному рівні сучасна біологія вирішує глобальні проблеми, наприклад визначення інтенсивності утворення вільного кисню рослинним покривом Землі або зміни концентрації вуглекислого газу в атмосфері, пов'язаної з діяльністю людини. На біоценотичному і біогеоценотичному рівнях провідними є проблеми взаємовідносин організмів у біоценозах, умови, які визначають їх чисельність і продуктивність біоценозів, стійкість останніх і роль впливу людини на збереження біоценозів та їхніх комплексів. На популяційновидовому рівні є фактори, що впливають на чисельність популяцій, проблеми збереження зникаючих видів, динаміку генетичного складу популяцій, дію факторів мікроеволюції тощо. Для господарської діяльності людини важливі такі проблеми популяційної біології, як контроль чисельності видів, що завдають шкоди господарству, підтримання оптимальної чисельності популяцій, які використовують у народному господарстві й оберігаються. На організменому рівні вивчають особину — організм як єдине ціле, елементарну одиницю життя, оскільки поза особинами в природі життя не існує. При цьому вивчають характерні ознаки будови організму, фізіологічні процеси та нейрогуморальну регуляцію їх, механізми забезпечення гомеостазу та адаптації. На органнотканинному рівні основні проблеми полягають у вивченні особливостей будови і функцій окремих органів та тканин, з яких побудовані органи. Особливий рівень організації живої матерії — клітинний; біологія клітини (цитологія) — один з основних розділів сучасної біології, включає проблеми морфологічної організації клітини, спеціалізації клітин у ході розвитку, функцій клітинної мембрани, механізмів і регулювання поділу клітин. Ці проблеми мають особливо важливе значення для медицини, зокрема становлять основу проблеми раку. На рівні субклітинних, або надмолекулярних, структур вивчають будову і функції органел (хромосом, мітохондрій, рибосом тощо), а також інших частин клітини (наприклад, включень). Молекулярний рівень організації живої матерії є предметом вивчення молекулярної біології, яка вивчає будову молекул білків, нуклеїнових кислот, жирів та інших речовин і їхню роль у життєдіяльності клітини. На в та інших речовин і їхню роль у життєдіяльності клітини. Нацьому рівні досягнуто великих практичних успіхів у галузі біотехнології і генної інженерії.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]