Закон биогенной миграции атомов
 Скачать 71 Kb.
|
|
1. Закон биогенной миграции атомов. Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества(биогенная миграция), или же она протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом, как тем, которое в настоящее время населяет биосферу, так и тем, которое действовало на Земле в течение всей геологической истории. 2. Лимитирующие факторы среды. Любое условие(фактор) среды, приближающееся к пределу устойчивости(толерантности) или превышающее его, называется ограничивающим(лимитирующим) условием или лимитирующим фактором. При стационарном(стабильном) состоянии экологических факторов лимитирующим будет тот из них, значение которого наиболее близко к необходимому минимуму. (закон минимума Либиха. Пр: «рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в минимальном количестве», «бочка Либиха») Закон толерантности Шелфорда: Любой живой организм имеет генетически определенные верхний и нижний пределы устойчивости(толерантности) к любому экологическому фактору. Лимитирующие факторы обычно обусловливают границы распространения видов в биосфере, их ареалы. 3. Классификация биотических факторов. Биотические факторы – совокупность влияния жизнедеятельности одних организмов на другие. Среди биотических обычно выделяют группы факторов, обусловленных влиянием: -животных организмов – зоогенные факторы -растительных организмов – фитогенные факторы -человека – антропогенные факторы 4. Типы взаимоотношения организмов при гетеротипических реакциях. Гетеротипические реакции – взаимоотношения между особями разных видов, обитающих в одном биоценозе. Влияние, которое оказывают друг на друга два или более видов, живущих вместе, может быть нейтральным(нейтрализм), благоприятным(симбиоз, мутуализм), или неблагоприятным(хищничество, паразитизм, межвидовая конкуренция и др.). Нейтрализм – взаимоотношения между видами, занимающими одну территорию, но почти не оказывающими влияние друг на друга(Лоси и белки, проживающие в одном лесу). Хищники – животные, питающиеся другими животными организмами Паразиты – на всех стадиях своего развития существуют за счет органического вещества, получаемого от других организмов, и обитают или на поверхности(эктопаразиты) или на внутренних органах(эндопаразиты) других организмов, являющихся хозяевами. Симбиоз - тип взаимоотношений организмов разных систематических групп, благоприятных для их роста и выживания. 5. Закон В.И. Вернадского Миграция химических элементов на земной поверхности биосферы осуществляется или при непосредственном участии живого вещества, или протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом. 6. Функции живого вещества в биосфере по Вернадскому Газовая, концентрационная, окислительно-восстановительная, биохимическая, биогеохимическая деятельность человека. 7. Под гомотопическими реакциями понимают взаимодействия между особями одного вида. Эффект группы — это влияние группы как таковой и числа индивидуумов в группе на поведение, физиологию, развитие и размножение особей, вызванное восприятием присутствия особей своего вида через органы чувств. Многие насекомые (сверчки, тараканы, саранчовые и др.) в группе имеют более интенсивный, чем при жизни поодиночке, метаболизм, быстрее растут и созревают. Эффект массы в отличие от эффекта группы не связан с восприятием особями одного вида присутствия друг друга. Он вызывается изменениями в среде обитания, происходящими при увеличении численности особей и плотности популяции. К гомотопическим реакциям кроме группового и массового эффектов относится еще одна форма взаимодействия между особями одного вида — внутривидовая конкуренция. Различают две основные формы конкуренции — прямую и косвенную. Прямая конкуренция, или интерференция, осуществляется путем прямого влияния особей друг на друга, например при агрессивных столкновениях между животными или при выделении токсинов (аллелопатия) у растений и микроорганизмов. Косвенная конкуренция не предполагает непосредственного взаимодействия между особями. Она происходит опосредованно — через потребление разными животными одного и того же ресурса, который обязательно должен быть ограниченным. 8. Баланс солнечной радиации в биосфере Почти вся энергия, получаемая поверхностью Земли, исходит от Солнца. Солнце излучает в космическое пространство громадное количество энергии. На верхней границе атмосферы Земли солнечная радиация составляет около 2 кал/см2 в мин (так называемая солнечная постоянная).Баланс солн. радиации: из 100%. 42% отражаются в космическое пространство, 15%-нагревание атмосферы, 43% достигает поверхности Земли, 27%-прямая, 16%- рассеянная. 9. Принцип Олли. Для каждого вида существует оптимальный размер группы и оптимальная плотность популяции; как перенаселенность, так и недонаселенность оказывают неблагоприятное влияние. 10. Какая часть атмосферы входит в состав биосферы Биосфера включает в себя нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхнюю часть литосферы. 11. Световая фаза фотосинтеза, ФАР На первой стадии - световой - происходит фотолиз воды (разложение молекулы воды под действием света до атомов водорода и молекул кислорода) и образуются универсальные переносчики энергии в клетках органические молекулы АТФ (аденозинтрифосфат). Фотосинтетические пигменты растений могут усваивать только часть солнечной радиации. Эта часть называется фотосинтетически активной радиацией (ФАР) и в основном соответствует спектральной полосе видимого света (диапазон длин волн от 400 до 700 нм), что составляет 50 % от суммарной энергии солнечного излучения. Хлорофилл и другие пигменты поглотают энергию, сосредоточенную в диапазоне длин волн 400...500 нм (синяя часть спектра) и 610.. .690 нм (красная часть спектра). 12. Особые свойства воды Из всех жидких и твердых веществ у воды наибольшая теплоемкость. Благодаря этому биохимические процессы в клетках живых организмов протекают в стабильных условиях, что обеспечивает их высокую эффективность. Вода обладает наибольшим поверхностным натяжением из всех известных жидкостей, за исключением ртути, что имеет огромное значение для жизни растительного мира, так как поверхностное натяжение и плотность воды определяют высоту, на которую она может подниматься в капиллярных системах проводящих тканей у растений. Вода является превосходным растворителем для многих веществ. Когда вещество переходит в раствор, его молекулы и ионы получают возможность двигаться более свободно и, соответственно, его реакционная способность возрастает. По этой причине в клетке большая часть химических реакций протекает в водных растворах. Большая теплота испарения воды, обусловленная водородными связями в молекулах воды, также играет очень важную роль в жизнедеятельности организмов. Испарение сопровождается охлаждением поверхности тела. Это используется при потоотделении (у животных), при транспирационном охлаждении листьев (у растений). Первостепенное значение во всех проявлениях жизнедеятельности имеет водный обмен между организмами и внешней средой. Степень насыщения воздуха и почвы водяными парами (влажность) имеет большое значение для обитателей суши и нередко является фактором, лимитирующим распространение и численность организмов Земли. Например, степные и особенно лесные растения требуют повышенного содержания паров в воздухе, растения же пустынь приспособились к низкой влажности. Перечислим важные биологические функции воды. У всех организмов вода обеспечивает поддержание структуры (высокое содержание воды в протоплазме), служит растворителем и средой для диффузии, участвует в реакциях гидролиза, служит средой, в которой проходит оплодотворение. У растений вода обеспечивает поддержание структуры, а также транспорт неорганических ионов о органических молекул, прорастание семян (набухание разрыв семенной кожуры и дальнейшее развитие), участвует в фотосинтезе (на молекулярном уровне) и транспирации, т.е. испаряется с поверхности листьев, охлаждая их. У животных вода обеспечивает транспорт веществ внутри организма, способствует охлаждению тела (потоотделение), служит одним из компонентов смазки (например в суставах), обеспечивает опорные функции (гидростатический скелет), выполняет защитную функцию. 13. Закон Либиха Лимитирующие факторы среды. : Любое условие (фактов) среды, приближающееся к пределу устойчивости (толерантности) или превышающее его, называется ограничивающим (лимитирующим) условием, или лимитирующим фактором. При стационарном (стабильном) состоянии экологических факторов лимитирующим будет тот из них, значение которого наиболее близко к необходимому минимуму. Эта концепция известна как «закон минимума» Либиха. В качестве наглядной иллюстрации так называемого закона минимума можно привести бочку с водой, у которой доски, образующие боковую поверхность, имеют разную высоту. Очевидно, что уровень воды в «бочке Либиха» определяется высотой самых коротких досок. Например, если в почве в достаточном количестве имеются все необходимые для нормального развития химические элементы, кроме одного, то рост и развитие растения будут определяться именно тем из них, которого не хватает. Все другие элементы при этом не обеспечат оптимального развития растения. 14. Закон Гаузе. Победителем в конкурентной борьбе оказывается тот вид, который в данной экологической обстановке имеет хотя бы небольшие преимущества перед другим видом, а следовательно, и бОльшую приспособленность к условиям окружающей среды. 15. Экологическая пластичность видов Таким образом, для каждого вида растений или животных существуют оптимум, стрессовые зоны, пределы устойчивости или выносливости и летальные зоны для каждого экологического фактора среды. Зоны оптимума для различных видов неодинаковы. Организмы, выдерживающие большие вариации значений действующего фактора без существенных изменений процессов жизнедеятельности, относятся к группе эврибионтов (от греч. eurys - широкий и греч. bion - элемент жизни), а организмы с узким пределом выносливости по отношению к этому же фактору называются стенобионтами (от греч. stenos узкий). Свойство организмов адаптироваться к тому или иному диапазону зону факторов среды называется экологической пластичностью или экологической валентностью. Чем шире диапазон значении экологического фактора, в пределах которого данный организм может существовать, тем больше его экологическая пластичность. 16.Закон толерантности Шелфорда: Любой живой организм имеет генетически определенные верхний и нижний пределы устойчивости(толерантности) к любому экологическому фактору 17.Какие факторы окружающей среды являются лимитирующими в наземных и водных экосистемах. Любое условие среды, приближающееся к пределу устойчивости(толерантности) или превышающее его, называется ограничивающим( лимитриующим) условием , или лимитриующим фактором. При стационарном(стабильном) состоянии экологических факторов лимитирующим будет тот из них , значение которого наиболее близко к необходимому минимуму. Эта концепция известна как “Закон минимума” Либиха. Любой животный организм имеет генетически определенный верхний и нижний пределы устойчивости к любому экологическому фактору. 18. Балансовое уравнение фотосинтеза. В каком диапазоне длин волн солнечного света работает хлорофилла. 6СО2+6H20 ->C6H12O6+6O2^ Хлорофилл и другие пигменты поглощают энергию, сосредоточенную в диапозоне длин волн 400…500 нм(синяя часть спектра) и 610…690 нм ( красная часть спектра) 19. Понятие о групповом эффекте. Групповой эффект выражается в повышении жизнеспособности организмов при их объединении в группы. При совместном обитании особей одного вида животных облегчаются поиски пищи, борьба с врагами. Важные проявления этого эффекта – значительное ускорение роста и высокая выживаемость особей. Многие виды могут нормально размножаться и выживать только ,если представлены достаточно крупными популяциями. 20. Экологические факторы: классификация по направленности действия. Под экологическим фактором понимают любой элемент или свойство среды, способное оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы Классификация: а) Абиотические - факторы неживой природы, или физикохимические факторы) б) Биотические - факторы живой природы(Влияние одних организмов на другие) в) Антропогенные – факторы, обусловленные человеческой деятельностью. Среди них выделяют антропогенные факторы прямого действия(охота, вырубка лесов) и антропотехногенные( процессы урбанизации территорий) По направлению действия: а). Направленного действия – обычно изменяются в одном направлении(потепление и похолодание, зарастание водоемов) б) Неопределенного действия – антропогенные факторы, действие которых изменяется в зависимости от их концентрации или интенсивности воздействия 21. Гипотеза Геи. Гипотеза Геи (англ. Gaia hypothesis) — теория о Земле как суперорганизме, который в результате саморегуляции способен поддерживать основные параметры среды на постоянном уровне. Так, при различных уровнях энергии, поступающей от Солнца, температура поверхности планеты может оставаться приблизительно на одном уровне. Предложена в 1970-х годах британским экологом Джеймсом Лавлоком. 22. Типы ультрафиолетовой радиации (УФ) и их доля в общем балансе солнечной радиации. Биологические эффекты ультрафиолетового излучения в трёх спектральных участках существенно различны, поэтому биологи иногда выделяют, как наиболее важные в их работе, следующие диапазоны: Ближний ультрафиолет, УФ-A лучи (UVA, 315—400 нм) УФ-B лучи (UVB, 280—315 нм) Дальний ультрафиолет, УФ-C лучи (UVC, 100—280 нм) Практически весь UVC и приблизительно 90 % UVB поглощаются озоном, а также водяным паром, кислородом и углекислым газом при прохождении солнечного света через земную атмосферу. Излучение из диапазона UVA достаточно слабо поглощается атмосферой. Поэтому радиация, достигающая поверхности Земли, в значительной степени содержит ближний ультрафиолет UVA и в небольшой доле — UVB. 23. Особенности воздействия разных типов УФ на здоровье человека. Воздействие ультрафиолетового излучения на кожу, превышающее естественную защитную способность кожи к загару, приводит к ожогам. Ультрафиолетовое излучение может приводить к образованию мутаций (ультрафиолетовый мутагенез). Образование мутаций, в свою очередь, может вызывать рак кожи (меланому) и преждевременное старение. Ультрафиолетовое излучение практически неощутимо для глаз человека, но при интенсивном облучении вызывает типично радиационное поражение (ожог сетчатки). Мягкий ультрафиолет (300-380 нм) воспринимается сетчаткой как слабый фиолетовый или серовато-синий свет, но почти полностью задерживается хрусталиком, особенно у людей среднего и пожилого возраста. 24. Влияние факторов среды на жизнедеятельность организмов (пределы выносливости). Предел выносливости - граница, за пределами которой существование организма невозможно. Для всех организмов и для каждого вида существуют свои границы по каждому экологическому фактору отдельно, т. е. разная величина толерантности (выносливости). Эврибионты имеют широкую экологическую амплитуду, стенобионты -узкую. 25. Понятие о массовом эффекте. Массовый эффект - чрезмерная переуплотненность некоторых видов животных, нежелательная для них самих. Пример: в середине 20 века над Китаем в результате истребления воробьев начала развиваться численность червей, но, в результате, из-за этого обеднели земли и через пятнадцать лет черви практически все вымерли. 26. КПД фотосинтеза в наземных и водных экосистемах. КПД фотосинтеза-% солнечной энергии,поглощаемой растениями, расходуемой на процесс фотосинтеза. Max КПД-10-12%, В среднем- Для водной среды -0,04% Наземной-1% 27. Из каких веществ состоит биосфера по В.И.Вернадскому. -Косное вещество – геологические образования, не созданные живыми организмами -Живое вещество – вся совокупность биологической массы живых организмов на Земле -Биокосное вещество – комплексы тесно взаимодействующих элементов живого и косного вещества, например почва -Биогенное вещество – геологические породы, созданные в результате жизнедеятельности живых существ(известняки, песчаники, железные руды, каменный уголь, нефть) 28. Что такое граница Мохоровичича. Входит ли она в состав биосферы. (сокращённо Мохо) — нижняя граница земной коры, Поверхность граница раздела между земной корой и мантией Земли; выявлена в 1909 югославским сейсмологом А. Мохоровичичем (1857-1936). Поверхность, как правило, повторяет рельеф местности. В общих чертах форма поверхности Мохоровичича представляет собой зеркальное отражение рельефа внешней поверхности литосферы: под океанами она выше, под континентальными равнинами — ниже. (Литосфера Земли состоит из двух слоев: земной коры и части верхней мантии. Границей между ними является т.н. граница Мохоровичича, кот.-я прослеживается по всему Земному шару на глубине от 5 до 70 км,а граница биосферы в литосфере: 3,5—7,5 км. МОЖЕТ,ЧАСТИЧНО является частью бисферы? 29. Законы Коммонера. 1)Все связано со всем(все что происходит в одной части экосистемы, оказывает влияние и на другие) 2)Все должно куда-то деваться(отходы) 3)Природа знает лучше(пр. река Темза) 4)Ни что не дается даром(за все надо платить) 30. Понятие об экологической нише. Каждый вид или его части(популяции) занимают определенное место в окружающей их среде. Экологическая ниша – совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование вида в природе. Критерии определения экологической ниши: -Пространственная ниша(ниша местообитания) – «адрес» организма -Трофическая ниша – характеризует особенности питания и роль организма в сообществе, его «профессию» -Многомерная ниша – диапазон всех условий, в которых живет и воспроизводит себя особь или популяция. Экологическая ниша организма определяется как n-мерный гиперобъем, охватывающий полный диапазон условий, в которых организм может успешно воспроизводить себя. Фундаментальная ниша – совокупность оптимальных для организма условий, организм мог бы ее занимать в отсутствие врагов или конкурентов. В условиях существования в сообществе он занимает реализованную нишу. 31. Виды взаимодействия факторов (аддитивность, антагонизм, синергизм). В общем виде взаимодействие различных факторов, влияющих на один и тот же организм или группу организмов, может сводиться либо к суммированию эффектов их влияния(аддитивность), либо к обоюдному усилению из воздействия(синергизм). Возможно также взаимное ослабление эффектов влияния факторов на организмы(антагонизм). 32. Какие обязательные условия должны быть на планете Земля для образования озонового слоя. Какие диапазоны УФ задерживает озоновый экран. Вреден ли УФ для здоровья населения. В стратосфере на высоте 15..30км находится озоновый слой, где под воздействием высокочастотного ультрафиолетового излучения молекула кислорода О2 раскалывается на атомы, и в результате взаимодействия с молекулами кислорода образуется озон О3. Озоновый слой защищает от ультрафиолетового излучения с длиной волны до 300нм. У населения вызывает рак, заболевания кожи т др. 33. Что происходит в световую фазу фотосинтеза На световой стадии происходит фотолиз воды(разложение молекул воды под действием света до атомов водорода и молекул кислорода) и образуются универсальные переносчики энергии в клетках – органические молекулы АТФ. 34. Что происходит в темновую фазу фотосинтеза В темновую фазу проходит ряд последовательных реакций, которые не требуют наличия света. В результате этих реакций молекулы углекислого газа вовлекаются в цикл Кальвина(восстановления углекислоты при фотосинтезе) и образуется органическое вещество клетки с использованием ранее накопленной энергии в молекулах АТФ. 35. Принцип,достоинства и недостатки кислородного метода определения первичной продукции Кислородный метод. При кислородном методе берутся три пробирки с одинаковым количеством образца, одна из которых ставится на свет, а вторая - в темноту, третья служит как контрольная. В результате снимают данные с "темной" пробирки - Т, со "светлой" - С, и с контрольной - К. В результате дыхание определяют как К-Т, валовой объем фотосинтеза - как С - Т, а чистый объем - как С-К. Достоинства: Позволяет сразу определить все три показателя Недостатки Очень низкая точность определения 36. Принцип,достоинтства и недостатки радиоуглеродного метода определения первичной продукции В смесь добавляют раствор карбоната натрия известной моляльности и титра, но который содержит радиоактивный углерод ¹⁴С. В результате, зная начальную радиоактивность, и радиоактивность в конце, по специальным таблицам вычисляют долю углерода, потраченного на фотосинтез. Достоинства Высокая точность Недостатки Определяется только объем фотосинтеза, не определяется дыхание. |