Шпаргалки - Ответы на вопросы к госэкзамену по экологии - файл n1.doc

приобрести
Шпаргалки - Ответы на вопросы к госэкзамену по экологии
скачать (5156.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc5157kb.13.09.2012 09:56скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

20. Энергетический баланс Земли.

Энергетические потоки, рассматриваемые в экологии.

Баланс солнечной энергии на земле.

Организмы в экосистеме связаны общностью энергии и питательных веществ.

Энергия определена, как способность совершать работу и живые организмы нуждаются в энергии для поддержания жизни.

Поток энергии - переход энергии в виде химических связей и органических соединений (пищи) по цепям питания от одного трофического уровня к другому (более высокому). В отличие от веществ, которые непрерывно циркулируют в экосистеме и всегда могут вновь входить в круговорот, энергия может быть использована только один раз, т. е. Это линейный поток.

Односторонний поток энергии происходит в результате действия законов термодинамики. Энергия может существовать в виде различных взаимопревращаемых форм, т.к. механическая, химическая, тепловая, электрическая.

Первый закон термодинамики гласит, что энергия может превращаться из одной формы в другую, но не может быть вновь создана или исчезнуть (пример: переход энергии света в потенциальную энергию пищи).

Второй закон утверждает, что энергия при совершении работы не используется на все 100 % и часть ее превращается в тепло. Живые организмы преобразуют энергию, и каждый раз, когда происходит превращение энергии, часть ее теряется в виде тепла. В конечном итоге все энергия, которая поступает в биотический компонент, рассеивается в виде тепла.

Существование всех экосистем зависит от постоянного притока энергии, которая необходима организмам для поддержания жизнедеятельности и само воспроизводства.

Важной характеристикой потока энергии является его скорость. Скорость потока энергии – количество энергии, выраженное в энергетических единицах, перемещенное с одного трофического уровня на другой в единицу времени.

Баланс солнечной энергии – не вся энергия может усваиваться и использоваться организмами. Отражается –30%, превращается в тепло –46%, идет на транспирацию –23%, на механическую работу –0.2%, на фотосинтез – 0.8%. (в живом растительном организме.)

Трофический подход в передаче энергии (схема трофической цепи)

Энергия распространяется в космическом пространстве в виде электромагнитных волн, и лишь небольшая ее часть захватывается Землей 10,5 *106 кДж /м2. Из нее 40% отражается, 15% поглощается в биосфере (озоновый слой) и превращается в тепловую или расходуется на испарение воды. Оставшаяся часть – 45% поглощается растениями (но и там происходит ее распределение в организме). Реальное количество для данной местности зависит от географической широты.

21. Продуктивность природных объектов. Особенности проявления продуктивности по поверхности Земли.

В онове понятия продуктивность лежит свойство способности к созданию новой биомассы.

Скорость продуцирования биомассы определяют показателем продукция. В популяции продукция – это суммарная величина приращения ее биомассы за единицу времени.

Продукцию чаще всего выражают в энергетических эквивалентах (Дж или ккал/м2 за одни сутки) или в количестве сухого (обезвоженного) органического вещества (кг/га за один год).

Первичная продукция – скорость образования биомассы первичными продуцентами (растениями). Этим параметром определяется общий поток энергии через биотический компонент экосистемы, а значит и количество организмов, которые могут существовать в экосистеме. Например, количество солнечного света, падающего на растение, различно. Оно зависит от географической широты и от степени развития растительного покрова. Примерно 99% этого количества отражается, поглощается с переходом в тепло или расходуется на испарение воды и лишь 1% поглощается хлорофиллом и используется для синтеза органических молекул.

Скорость, с которой растения накапливают химическую энергию – валовая первичная продуктивность.

Чистая первичная продуктивность – энергия, которую могут использовать организмы следующих трофических уровней. Чистая первичная продуктивность всегда меньше общей энергии, фиксированной в процессе фотосинтеза.

При поедании одних организмов другими, пища (вещество и энергия) переходит с одного трофического уровня на следующий. Непереваренная часть пищи выбрасывается. Животные, обладающие пищеварительным каналом, выделяют экскременты, в которых содержится некоторое количество энергии. Животные, как и растения, теряют часть энергии при дыхании. Энергия, оставшаяся после потерь, связанных с процессами дыхания, пищеварения, идет на рост, поддержание жизнедеятельности и размножение.

Количество органического вещества, накопленного гетеротрофами – вторичная продукция (на любом трофическом уровне): суммарный расход потребленной животным энергии:

Потребленная пища = рост + дыхание + фекалии + экскреты

Энергия, теряющаяся при дыхании, не передается другим организмам. Энергия, заключенная в экскрементах и отходах метаболизма, передается детритофагам и редуцентам, она не теряется для экосистемы. Детритные цепи начинаются с мертвых организмов и отмерших частей растений. Доля чистой первичной продукции, переходящей в детрит и в пищевые цепи редуцентов, неодинакова в разных системах. В лесной экосистеме большая часть первичной продукции поступает в детритные цепи, а не в пастбищные. Поэтому лесная подстилка оказывается местом значительной активности консументов. Но в морских экосистемах и на интенсивно используемых пастбищах больше половины первичной продукции может поступать в пастбищную пищевую цепь.

Если экосистема стабильна и в ней не происходит увеличения общей биомассы, то биомасса в конце года будет такая же, как и в начале. Вся энергия, заключенная в первичной продукции, пройдет через различные трофические уровни, а чистая продукция будет равна нулю. Но обычно система изменяется. Например, лес к концу вегетационного периода накапливает часть поступившей энергии в форме прироста биомассы.

При расчете продуктивности учитывают сезонные изменения продуктивности за год.

Продуцирование – непрерывный процесс, поэтому при расчетах общей продукции организмов необходимо учитывать приросты и выживших, и погибших в течение данного промежутка времени.

В сообществе, сохраняющем устойчивое состояние, фактическая продукция данного трофического уровня должна покрывать пищевые потребности организмов следующего уровня.

Продукция, как и энергия, убывает резко при переходе от низших трофических уровней к высшим.

Ежегодная продукция зависит от географической широты и высотной поясности:

Ежегодная продукция:

22. Роль атмосферы в преобразовании солнечной энергии.

Масса атмосферы нашей планеты ничтожна - всего лишь одна миллионная массы Земли. Однако ее роль в природных процессах биосферы огромна. Наличие вокруг земного шара атмосферы, определяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты, защищает ее от вредных космического и ультрафиолетового излучений. Циркуляция атмосферы оказывает влияние на местные климатические условия, а через них - на режим рек, почвенно-растительный покров и на процессы рельефообразования.
Современный газовый состав атмосферы - результат длительного исторического развития земного шара. Он представляет собой в основном газовую смесь двух компонентов - азота (78,09%) и кислорода (20,95%). В норме в нем присутствуют также аргон (0,93%), углекислый газ (0,03%) и незначительные количества инертных газов (неон, гелий, криптон, ксенон), аммиака, метана, озона, диоксидов серы и других газов. Наряду с газами в атмосфере содержатся твердые частицы, поступающие с поверхности Земли (например, продукты горения, вулканической деятельности, частицы почвы) и из космоса (космическая пыль), а также различные продукты растительного, животного или микробного происхождения. Кроме того, важную роль в атмосфере играет водяной пар.
Наибольшее значение для различных экосистем имеют три газа, входящих в состав атмосферы: кислород, углекислый газ и азот. Эти газы участвуют в основных биогеохимических циклах.
Кислород играет важнейшую роль в жизни большинства живых организмов нашей планете. Он необходим всем для дыхания. Кислород не всегда входил в состав земной атмосферы. Он появился в результате жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов. Под действием ультрафиолетовых лучей он превращался в озон. По мере накопления озона произошло образование озонового слоя в верхних слоях атмосферы. Озоновый слой, как экран, надежно защищает поверхность Земли от ультрафиолетовой радиации, гибельной для живых организмов.
Современная атмосфера содержит едва ли двадцатую часть кислорода, имеющегося на нашей планете. Главные запасы кислорода сосредоточены в карбонатах, в органических веществах и окислах железа, часть кислорода растворена в воде. В атмосфере, по-видимому, сложилось приблизительное равновесие между производством кислорода в процессе фотосинтеза и его потреблением живыми организмами. Но в последнее время появилась опасность, что в результате человеческой деятельности запасы кислорода в атмосфере могут уменьшиться. Особую опасность представляет разрушение озонового слоя, которое наблюдается в последние годы. Большинство ученых связывают это с деятельностью человека.
С.В.Комов –

Кислородный состав современной атмосферы – результат процесса фотосинтеза, протекающего в клетках зелёных растений, и дегазации глубинных океанических вод.

Фотосинтетический кислород поставляет в атмосферу водная и континентальная растительность. Кислород современной атмосферы на 2,3% тяжелее фотосинтетического – второй источник – это магматический кислород. Океан выступает как промежуточный накопитель магматического кислорода.

Поверхности Земли достигает около двух третей солнечной энергии от той, что приходит на верхнюю границу атмосферы.

  1. Озоновый экран почти не пропускает ультрафиолет с длинной волны меньше 300 ммк.

  2. Инфракрасное излучение поглощается избирательно в разных длинах волн, что связано с наличием в атмосфере термодинамически активных примесей и проявляется в парниковом эффекте (водяные пары, СО2, О3, аэрозоли.).

  3. Для видимого участка спектра солнечного излучения и радиоволн атмосфера почти полностью прозрачна.

  4. Излучение в остальных участках спектра полностью или почти полностью поглощается в атмосфере Земли.

Парниковый эффект – способность атмосферы пропускать солнечную энергию до поверхности Земли и поглощать тепловое излучение подстилающей поверхности и нижних слоев атмосферы. Аэрозоли рассеивают солнечную радиацию, способствуют конденсации воды и тем самым усиливают нагрев атмосферы. Водяные пары конденсируются на аэрозолях, образуя туманы, облака с выделением большого количества скрытого тепла. Углекислый газ поглощает инфракрасные лучи, как и водяные пары, внося тем самым свой вклад в парниковый эффект.

23. История кислорода атмосферы.

История атмосферы.

Современный газовый состав атмосферы - результат длительного исторического развития земного шара. Он представляет собой в основном газовую смесь двух компонентов - азота (78,09%) и кислорода (20,95%). В норме в нем присутствуют также аргон (0,93%), углекислый газ (0,03%) и незначительные количества инертных газов (неон, гелий, криптон, ксенон), аммиака, метана, озона, диоксидов серы и других газов. Наряду с газами в атмосфере содержатся твердые частицы, поступающие с поверхности Земли (например, продукты горения, вулканической деятельности, частицы почвы) и из космоса (космическая пыль), а также различные продукты растительного, животного или микробного происхождения. Кроме того, важную роль в атмосфере играет водяной пар.
Наибольшее значение для различных экосистем имеют три газа, входящих в состав атмосферы: кислород, углекислый газ и азот. Эти газы участвуют в основных биогеохимических циклах.
Кислород играет важнейшую роль в жизни большинства живых организмов нашей планете. Он необходим всем для дыхания. Кислород не всегда входил в состав земной атмосферы. Он появился в результате жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов. Под действием ультрафиолетовых лучей он превращался в озон. По мере накопления озона произошло образование озонового слоя в верхних слоях атмосферы. Озоновый слой, как экран, надежно защищает поверхность Земли от ультрафиолетовой радиации, гибельной для живых организмов.
По теории Дикерсона первоначально в атмосфере Земли совсем или почти совсем не было

кислорода, значит, земная атмосфера не обладала столь сильной окислительной способностью, какой она обладает теперь. Кислород, по сути, ядовитый газ и наш организм, и все прочие организмы защищены от него химическими и физическими механизмами. Анаэробные бактерии таких защитных систем не имеют. Для них кислород смертелен. До появления в атмосфере кислорода не было озонового слоя, который поглощает теперь большую часть ультрафиолетового излучения Солнца. У.ф. лучи поставляли энергию, способную обеспечить синтез многих органических веществ из воды, углекислого газа и аммиака. Накопление таких веществ, по-видимому, и привело к зарождению жизни. Кислород, присутствующий в настоящее время в атмосфере, представляет собой почти целиком продукт деятельности живых организмов, научившихся использовать солнечную энергию для того, чтобы расщеплять воду и связывать углекислый газ для получения глюкозы. В этом процессе в качестве побочного продукта образуется кислород.

24. Структура гидросферы Земли. Характеристика биотической и абиотической компонент гидросферы.

Гидросфера — это водная оболочка Земли. К ней относят: поверхностные и подземные воды,
прямо или косвенно обеспечивающие жизнедеятельность живых организмов, а также вода,
выпадающая в виде осадков. Вода занимает преобладающую часть биосферы. Из 510 млн. км2
общей площади земной поверхности на Мировой океан приходится 361 млн. км2 (71%). Океан —
главный приемник и аккумулятор солнечной энергии, поскольку вода обладает высокой
теплопроводностью. Основными физическими свойствами водной среды являются ее плотность (в
800 раз выше плотности воздуха) и вязкость (выше воздушной в 55 раз). Кроме того, вода
характеризуется подвижностью в пространстве, что способствует поддержанию относительной
гомогенности физических и химических характеристик. Водные объекты характеризуются
температурной стратификацией, т.е. изменением температуры воды по глубине. Температурный
режим имеет существенные суточные, сезонные, годовые колебания, но в целом динамика
колебаний температуры воды меньше, чем воздуха. Световой режим воды под поверхностью
определяется ее прозрачностью (мутностью). От этих свойств зависит фотосинтез бактерий,
фитопланктона, высших растений, а, следовательно, и накопление органического вещества,
которое возможно лишь в пределах эвфотической зоны, т.е. в том слое, где процессы синтеза
преобладают над процессами дыхания. Мутность и прозрачность зависят от содержания в воде
взвешенных веществ органического и минерального происхождения. Из наиболее значимых для
живых организмов абиотических факторов в водных объектах следует отметить соленость воды —
содержание в ней растворенных карбонатов, сульфатов, хлоридов. В пресных водах их мало,
причем преобладают карбонаты (до 80%). В океанической воде преобладают хлориды и отчасти
сульфаты. В морской воде растворены практически все элементы периодической системы, включая
металлы. Другая характеристика химических свойств воды связана с присутствием в ней
растворенного кислорода и диоксида углерода. Особенно важен кислород, идущий на дыхание
водных организмов. Жизнедеятельность и распространение организмов в воде зависят от
концентрации ионов водорода (рН). Все обитатели воды — гидробионты приспособились к
определенному уровню рН: одни предпочитают кислую, другие — щелочную, третьи —
нейтральную среду. Изменение этих характеристик, прежде всего в результате промышленного
воздействия, ведет к гибели гидробионтов или к замещению одних видов другими.

Вода - самое распространенное неорганическое соединение на нашей планете. Вода- основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода в главном движущем процессе на Земле - фотосинтезе. Вода присутствует во всей биосфере: не только в водоемах, но и в воздухе, и в почве, и во всех живых существах. Последние содержат до 80-90% воды в своей биомассе. Потери 10- 20% воды живыми организмами приводят к их гибели.
В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней растворены различные газы и соли, находятся взвешенные твердые частички. В 1 л пресной воды может содержаться до 1 г солей.
Большая часть воды сосредоточена в морях и океанах. На пресные воды приходится всего 2% . Большая часть пресных вод (85%) сосредоточена во льдах полярных зон и ледников. Возобновление пресных вод происходит в результате круговорота воды.

Человечество потребляет на свои нужды огромное количество пресной воды. Основными ее потребителями являются промышленность и сельское хозяйство. Наиболее водоемкие отрасли промышленности - горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит до 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. Главный же потребитель пресной воды - сельское хозяйство: на его нужды уходит 60-80% всей пресной воды.
Мировой океан является местом обитания огромного количества растений, рыб и морских животных, в том числе млекопитающих. По самым скромным подсчетам, вес всех живых организмов в Мировом океане достигает 60 -70 миллиардов тонн. В верхних слоях океана (глубина до 500 метров) обитает более 100 тысяч видов из 150 тысяч морских животных. При этом в одном литре воды верхнего 10 - метрового слоя обитает одноклеточных микроскопических организмов более чем 500 тысяч экземпляров, а на глубине 200 метров - не многим больше 200 организмов.

25. Географическая концепция биосферы.

Исторически первой концепцией биосферы является географи­ческая. Учение о природных зонах А.Гумбольдта и В.В.Докучаева со­ставляет основу этой концепции. Структура биосферы представлена в ней физико-географическими поясами, состоящими в свою очередь из географических зон, подзон, областей, различающихся по тепловому балансу. Выделяют семь основных поясов: полярный (арктический и антарктический), субполярный (субарктический и субантарктический), умеренный (северный и южный), субтропический (северный и южный), тропический (северный и южный), субэкваториальный (северный и юж­ный), экваториальный.

В рамках данной концепции рассчитаны радиационный и теп­ловой балансы Земли, разработаны различные формы районирования поверхности: физико-географическое, экономико-географическое, соци­ально-географическое, климатическое, геоморфологическое, почвенное, геоботаническое, зоогеографическое и др. Соотношение тепла и влаги определяет тип растительности и животный мир в каждой географиче­ской единице биосферы.

Достижения географии и биологии (экологии) были связаны, прежде всего, с именем Александра Гумбольдта. Путешествие в Южную и Центральную Америку (1799-1804) позволило Гумбольдту необычайно расширить свой географиче­ский кругозор, сделать наблюдения и собрать коллекции, послужившие фактической базой для теоретических обобщений. Отправляясь в свою первую большую экспедицию, Гумбольдт задумал необычайно широкую программу работ: "Я буду собирать растения и окаменелости, производить прекрасными инструментами астрономические наблюдения, я буду химиче­ски анализировать состав воздуха... Но все это не главная цель моего путешествия. "На взаимодействие сил, на влияние мертвой природы на животный и растительный мир, на эту гармонию должны быть неизменно направлены мои глаза", - писал Гумбольдт накануне отплытия. Гумбольдт как географ прославил себя открытием не новых земель, а новых законов. Именно благодаря трудам Гумбольдта география получила прочный теоретический фундамент. Он был выдающимся естествоиспытателем не только в горах и тропических лесах Южной Америки, но и за рабочим столом своего кабинета. Именно здесь полевые наблюдения соединял он в стройную географическую теорию.

Отправным пунктом для вывода главного закона - закона географической зональности - для Гумбольдта было детальное изучение распределения растительности. Начав искать связи между растительностью и климатом "под различными широта­ми, от экватора до полярного круга", ученый проанализировал все накопленные к тому времени измерения температуры в раз­ных пунктах земного шара. Гумбольдт впервые использовал метод показа на карте линий равной температуры - изотерм.

Анализ карты изотерм показал, что их ход не всегда строго следует географическим широтам. Гумбольдт установил разли­чия тепловых условий на западных и восточных окраинах ма­териков, в глубине континентов и вблизи океанических побе­режий. Благодаря трудам Гумбольдта и его картографическому анализу идея географической зональности приобрела логи­ческую стройность. Он сумел увязать климатические пояса и климатические аномалии с распределением растительности и животного мира на земном шаре. "География растений и жи­вотных зависит от сложных противоположностей в распределе­нии моря и земли, от формы поверхности, от направления изо­метрических линий - поясов одинаковой средней годовой теп­лоты", - писал Гумбольдт.

Последние годы своей жизни (1827-1859 гг.) Гумбольдт прожил в Берлине. Здесь он написал главный теоретический труд "Космос". В этом произведении изложены основы его на­турфилософского мировоззрения. В трактовке окружающего мира Гумбольдт продолжает научно-эстетические взгляды Гете, мечтавшего слить воедино научные, философские и эстетиче­ские представления о природе. "Космос" посвящен, говоря сло­вами самого Гумбольдта, истории физического мировоззрения, истории мышления о единстве явлений и взаимодействии сил во Вселенной, истории стремлений человечества понять гармо­ническую деятельность сил природы на земле и на небе.

Гумбольдт высказывает и развивает теоретические положения, которые легли в основу современной физической географии. Прежде всего, он различает основные геосферы - твердую внеш­нюю кору, океан и атмосферу. Особое внимание он уделяет сфере жизни: "...там, где миросозерцание стремится подняться до более возвышенной точки зрения, эта картина была бы лишена своей наиболее очаровательной прелести, если бы она не представила нам и сферу органической жизни..." Вопреки тогдашним пред­ставлениям Гумбольдт считал необходимым включить в свое фи­зическое описание мира и законы, управляющие живыми орга­низмами, т. е. то, что позже назвали экологией.

27. Радиоактивный фон биосферы.

На Земле всегда есть природный радиоактивный фон, который создают космическое излучение и радионуклиды, рассеянные в окружающей среде и всегда находящиеся в живых организмах. Радиация непрерывно воздействует на все живое, начиная с растений и простейших и заканчивая человеком.

Около 0,2 м3в / год человек берет в себя просто оттого, что живет в современных домах: в кирпиче и бетоне также присутствуют радиоактивные элементы.

Из этих величин - естественного фона земли и излучения внутри помещений – складывается средняя годовая доза каждого из нас. Она составляет около 2,4 м3в / год. Природная радиоактивность, которая составляет основную часть облучения (около 70 %), возникает из двух основных источников: космических лучей, достигающих поверхности земли, и природных радиоизотопов.

Поведение природных радиоизотопов и продуктов их распада довольно сложное, но основные пути проникновения радиации в организм человека следующие:

  1. Гамма – излучение с поверхности земли и от строительных материалов;

  2. Переход радиоактивных веществ в растения через корни и их попадание в организм человека через пищу;

  3. Проникновение газообразного элемента радона в атмосферу;

Еще один путь – это вдыхания взвешенных частиц пыли. В почве и горных породах содержаться следы всех природных радикалов и продуктов их распада, начиная с Тв-232, U238, U235. В среднем две трети эффективной эквивалентной дозы облучения от естественных источников приходится на внутренние облучение за счет вдыхания радиоактивного воздуха или попадания естественных радионуклидов с водой и пищей.

Самый большой вклад, в облучение населения естественными радионуклидами вносит земная кора. Природные радионуклиды сконцентрированы в основном в гранитах, вулканических породах, в некоторых типах осадочных пород.

Но главная опасность для человека, исходящая от естественных источников, таится в газе радоне, выделяющемся из геологических пород и накапливающемся в атмосфере и зданиях. Радон и его дочерние продукты распада опасны, прежде всего, тем, что вносят наибольший вклад в облучение популяции – до 50%-90% от общей дозы, получаемой за всю жизнь. Радон поступает при вдыхании, и продукты его распада осаждаются в дыхательных путях. Долгоживущие изотопы Рв-210 и Ро-210 также попадают в пищевод, так как располагаются на поверхности земли и в море.

Самопроизвольный распад нестабильных радиоактивных веществ сопровождается излучениями энергии.

Альфа – излучение производится промышленными радиоизотопами, выпавшими продуктами ядерных взрывов и аварии, радоном. Это самый опасный вид радиоактивного излучения, т.к. он сопровождается одновременно и двумя другими.

Бета – излучение, производится альфа – излучениями, продуктами распада радона. Это менее опасный вид излучения, оказывающий более тонкое воздействие на человеческий организм.

Гамма – излучение, производится альфа- и бета- излучениями, медицинскими установками, а также солнечными и космическими излучениями. Оказывают ионизирующее воздействие на организм.

Максимальный вред на организм оказывает альфа- излучение. В организме происходит прямое разрушение тканей и накопление в них радионуклидов. Чем выше доза облучения, тем больше повреждения (лучевые болезни 1-4 степени) и тем меньше вероятность успеть оказать помощь.

Следующий по силе воздействия вред наносит бета – излучение. В организме происходит резкое изменение обмена веществ и нарушение общих функции органов и систем. Чем выше доза облучения, тем больше нарушении жизнедеятельности органов и систем (лейкозы, лучевые формы рака). Отличительная черта – скрытый период развития до 5-40 лет.

Еще более слабое воздействие на организм оказывает гамма-излучение. В организме происходят слабые нарушения обмена веществ с более отдаленными последствиями (изменения хромосом, генные мутации, наносящие вред следующим поколениям).

Российские ученые доказали, что природный радиоактивный фон необходим для нормального существования и развития всего живого. Благодаря внешнему радиоактивному фону в организме постоянно происходит обмен электромагнитной информации, которая обеспечивает существование организма как единого целого.

28. Понятие круговорота веществ. Основные характеристики круговорота. Примеры круговоротов.

Организмы в экосистеме связаны общностью энергии и питательных веществ. Питательные вещества первоначально происходят из абиотического компонента системы, в которую и возвращаются либо в качестве отходов жизнедеятельности, либо после гибели и разрушения организмов. Т.о. в экосистеме происходит постоянный круговорот питательных веществ, в котором участвуют и живой и неживой компоненты. Такие круговороты называются биогеохимическими циклами.

Биогеохимические циклы – это непрерывно повторяющийся под воздействием солнца процесс взаимосвязанного перемещения веществ, имеющий замкнутый путь, по которому циркулируют химические элементы из внешней среды в организмы и обратно во внешнюю среду. В последнее время круговорот веществ происходит не только с участием живых организмов, но его также очень сильно изменяет человек.

Запасы биогенных элементов непостоянны. Биогеохимические циклы являются следующим звеном между биотической и абиотической компонентами экосистем. Это главная функция биосферы, которая заключается в обеспечении круговорота химических элементов (циркуляция веществ между атмосферой, гидросферой, почвой и живыми организмами).

Круговорот воды – гидрологический цикл. В этом цикле вода может находиться в трех состояниях. Вода испаряется и воздушными течениями переносится на расстояния. Выпадая на поверхность суши в виде осадков, она способствует разрушению горных пород, делает их доступными для растений и микроорганизмов, размывает верхний почвенный слой и вместе с растворенными химическими соединениями уходит в моря и океаны. Циркуляция воды между океаном и сушей – важное звено в поддержании жизни на Земле.

«С» (углерод) – входит в состав разнообразных органических веществ, из которых состоит все живое. В процессе фотосинтеза зеленые растения используют углерод углекислого газа и водород воды для синтеза органических соединений, а освободившийся кислород поступает в атмосферу. Им дышат животные, а их конечный продукт дыхания – углекислый газ – выделяется в атмосферу.

«N» (атмосферный азот) – включается в круговорот за счет деятельности азотфиксирующих бактерий и водорослей. Часть азота фиксируется в результате образования оксидов во время электрических разрядов в атмосфере. Соединения азота из почвы поступают в растения и используются для построения белков. После отмирания живых организмов гнилостные бактерии разлагают органические остатки до NH3. Хемосинтезирующие бактерии превращают NH3 в HNO2, а затем в HNO3. Некоторое количество азота за счет денитрофицирующих бактерий поступают в воздух. Часть азота оседает в глубоководных отложениях и на длительный срок исключается из круговорота. Эта потеря компенсируется поступлением азота в воздух с вулканическими газами. Высшие растения не способны усваивать азот из атмосферы. Бобовые растения фиксируют его с помощью бактерий-симбионтов (клубеньковых бактерий). Фиксируют азот и лишайники, с помощью сине-зеленых водорослей.

«S» (сера) – входит в состав ряда аминокислот. Находящиеся в почве соединения серы с металлами – сульфиды – переводятся микроорганизмами в доступную форму – сульфаты, которые поглощаются растениями. С помощью специальных бактерий осуществляются реакции окисления и восстановления. Сульфаты восстанавливаются до сероводорода, который поднимается вверх и окисляется аэробными бактериями до сульфатов. Разложение трупов животных и растений обеспечивает возврат серы в круговорот.

В результате действия человека образуется избыток SO2 при сжигании топлива.

Существуют: геологический круговорот веществ и биологический, в котором выделяют круговороты веществ с резервным фондом в атмосфере, или литосфере, или гидросфере.

Виды миграций: биогенная, техногенная, физико-химическая (водная (ионы, коллоиды) и воздушная).

29. Понятие живого вещества. Основные характеристики.

Живое вещество – совокупность организмов, распространенных по земной поверхности и оказывающее определенной давление в окружающей среде.

Живые организмы в пределах биосферы распределены неравномерно. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности земли, в почве и в приповерхностном слое океана. Организмы, составляющие биомассу, обладают громадной способностью воспроизводства – размножения и распространения по поверхности Земли. Биомасса организмов, обитающих на суше – примерно 99,2% представлено зелеными растениями и на 0,8% - животными и микроорганизмами. В океане на долю растений приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов – 93,7 от всей биомассы. Жизнь сосредоточена главным образом на суше.

Масса живого вещества составляет 0,01-0,02% от косного вещества биосферы и играет огромную роль в геохимических процессах. Особенность каждого живого организма состоит в постоянном обмене веществ с окружающей средой. Различные элементы входят в живой организм, накапливаются в нем и выходят из него, частично при жизни и частично после смерти. Для обмена веществ организмы черпают из окружающей среды и энергию. В процессе питания происходит накопление энергии и передача ее другим организмам по цепи питания и путем размножения. В некоторые годы размножение отдельных видов вспыхивает, что влечет нашествие громадных масс животных. Захват пространства разными организмами обусловлен интенсивностью их размножения. Мелкие организмы, особенно в воде, размножаются и распространяются очень быстро (бактерии). На суше очень быстро размножаются членистоногие.

Плотность жизни зависит от размеров организмов и необходимой для их жизни площади (ряска и водоросли). Ежегодно воспроизводится 10% биомассы. Огромные количества живой материи воссоздаются, преобразуются и разлагаются. Ежегодная продукция живого вещества в биосфере составляет более 232 млрд. тонн сухого органического вещества. Деятельность живых организмов служит основой круговорота веществ в природе.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14


20. Энергетический баланс Земли
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации