Абиотические факторы и их действие

 

В отношении любого параметра  организмы делятся на конформационные  и регуляторные. Регуляторные организмы  сохраняют параметр на постоянном уровне, независимо от того, что происходит в среде. Конформационные организмы  позволяют окружающей среде определять параметр.

Например, теплокровные животные сохраняют постоянную температуру  тела, тогда как холоднокровные демонстрируют  широкий диапазон температур.

 

Речь не идёт о том, что конформационные организмы  не обладают поведенческими приспособлениями, позволяющими им в некоторой степени регулировать взятый параметр. Рептилии, к примеру, часто сидят на нагретых камнях утром, чтобы повысить температуру тела.

 

Преимущество гомеостатической регуляции состоит в том, что  она позволяет организму функционировать более эффективно.

Например, холоднокровные животные, как правило, становятся вялыми при низких температурах, тогда как  теплокровные почти так же активны, как и всегда. С другой стороны, регуляция требует энергии. Причина, почему некоторые змеи могут есть только раз в неделю, состоит в том, что они тратят намного меньше энергии для поддержания гомеостаза, чем млекопитающие.

 

Гомеостаз в  организме человека

 

Разные факторы влияют на способность жидкостей организма  поддерживать жизнь. В их числе такие параметры, как температура, солёность, кислотность и концентрация питательных веществ — глюкозы, различных ионов, кислорода, и отходов — углекислого газа и мочи. Так как эти параметры влияют на химические реакции, которые сохраняют организм живым, существуют встроенные физиологические механизмы для поддержания их на необходимом уровне.

 

Гомеостаз нельзя считать  причиной процессов этих бессознательных  адаптаций. Его следует воспринимать как общую характеристику многих нормальных процессов, действующих совместно, а не как их первопричину. Более того, существует множество биологических явлений, которые не подходят под эту модель — например, анаболизм.

 

29. Пути решения  проблемы сырьевых ресурсов.

    2.Химия в  решении сырьевой проблемы.

  С начала XVI в. из недр Земли было извлечено 50 млрд.т углерода, 2  млрд.т

железа, 20 млн т меди, 20 тыс. т  золота.За  последние  30  лет   цветных  и

редких металлов добыто больше,чем за всю предыдущую историю.

 Превращение сырья   в  более  ценные  химические  вещества,создание  из  них

материалов, нужных  человеку,  является  главной  целью  любого  химического

производства. Потребность  в них удваивается каждые 11 лет.Переработка  сырья

химическими  способами  требует  от  10  до  20  млрд.  т  в  год  основного

окислителя - кислорода, кроме того, 2.5 млрд. т угля как топлива  и  столько

же нефти. Из этих  примеров  видно,  каких  масштабов  достигло  потребление

сырья промышленными  предприятиями.

  Сегодня понятно  всем, что кладовая Земли не  бездонна.И  если  необходимые

(необходимое используется, а остальное идёт в отходы !)  и  легко  доступные

(доступное сегодня  !) полезные ископаемые  извлекать   так  же,  как  и   это

делалось и в начале века, то они быстро иссякнут.  Конечно,  мы  знаем,  что

ничто из ничего не возникает и не исчезает бесследно, т.  е.  использованные

вещества, материалы, отслужив свой век, разлагаются,  распадаются,  но  ведь

химические элементы, из которых они состоят,рассеиваются в биосфере.  Задача

состоят в том, чтобы  устранить эти потери.

  Какие же пути решения сырьевой проблемы намечены на данном  этапе  научно-

технического прогресса  и в перспективе?

  Для сохранения  природных ресурсов у человечества  в  будущем  есть  только

один  выход:  замкнуть  цикл   обмена   веществ,   перейдя   от   технологии

геохимически открытой системы к технологии  геохимически  замкнутого  цикла.

Живая природа  -  это  "безотходное  производство".  Отходы  какого-то  вида

жизнедеятельности в  природе экосистеме утилизируется  либо в  ней  самой,либо

в связанных с  ней системах.  Лишь  какое-то  количество  веществ (главным

образом, минерализированных), для которых в данный момент  нет  потребления,

"складируются" в  виде известняка,  торфа,  угля,  растворённых  в  природных

водах солей и т. д.,

участвуя лишь в геологическом круговороте веществ.

   Химизация   производства  по   технологии   замкнутого   цикла   позволяет

использовать   все   вещества,   изымаемые   из   природы,   по    различным

направлениям.Иллюстрацией может служить один  из  самых  старых  примеров  -

коксохимическое производство, при котором из каменного угля  получают  кокс,

горючий газ и другие продукты сухой перегонки. В настоящие  время  такая  же

задача ставится в  отношении переработки других видов  сырья, например леса.

   Нефть  из  Северного  моря  давно  является  сырьём  для   промышленности

европейских  стран.Ведутся  разработки  шельфов  Северной  Америки.   Сейчас

начата добыча серы со дна Мексиканского залива.В России  работают  старейшие

шельфовые месторождения  нефти и газа на Каспии.

  В рамках  общей  задачи освоения  и  рационального   использования  Мирового

океана  химики  ведут  поиски  путей  извлечения  из  морской  воды   ценных

элементов.Общие запасы некоторых из  них  в  океане  оцениваются  следующими

значениями (в т): фтора - 2*1012,иода -93*109,

цинка - 16*109, олова,свинца,ртути - 50*106,золота - 6*106.

  Поверхностные   залежи  полезных  ископаемых  стремительно  вырабатываются,

угольные комбайны всё  глубже  и  глубже  вгрызаются   в  пласты,  бурение  в

поисках нефти и газа  ведётся  уже  на  отметке  15  км.  Современные  шахты

Донбасса имеют глубину 800 - 1500 м.

  В содружестве  с химией и другими науками  развивается новая отрасль   знаний

о методах и средствах  бесшахтной добычи сырья  и  о  создании  искусственных

месторождений - геотехнология.В чём же  её  новизна?  К  подземному  пласту,

содержащему, например, уран, цинк, или  другие  металлы,  через  пробуренную

скважину подводится  химический  растворитель  или  окислитель.  Под  землёй

происходит  химико-физический  процесс растворения,  и насыщенная  ценными

компонентами  жидкость выкачивается на поверхность, где и   перерабатывается

химическими методами.Такой  способ подземного выщелачивания  позволяет  резко

увеличить эффективность  эксплуатации минеральных ресурсов.

    Современная    наука    считает    весьма    перспективным    применение

микроорганизмов.Новая   отрасль   -   биометаллургия   -    базируется    на

закономерностях биохимических  процессов.  При  этом  не  требуется  сложное

оборудование, столь  необходимое для пирометаллургии,  расходуется меньше

энергии.  Метод  использования  микроорганизмов  давно  уже  применяется   в

России,  США,  Канаде,   Австралии   для   восстановления   серебра,   меди,

никеля,свинца, урана и цинка.

   Микроорганизмы  с  немалым   успехом   трудятся   и   в   горнодобывающей

промышленности, косвенно помогая  ускорить и обезопасить подземные  выработки

угля. Накапливающийся газ метан  в угольных шахтах,  смешиваясь  с  воздухом,

образует взрывоопасную смесь.  На  вентиляцию  забоев  расходуется  огромное

количество электроэнергии. Но  не  всегда  даже  мощные  установки  успевают

удалить  опасные  скопления  метана.  Теперь  на  некоторых   шахтах   через

пробуренные скважины  в  забои  к  пластам  угля  подводят  метаноокисляющие

бактерии в виде заранее приготовленной суспензии. Бактерии поглощают до  60%

метана, освобождают от него пласт  ещё до начала его разработки.

  Химики создают новые материал, основываясь на  знаниях   физико-химических

свойств природных вещесттв и геохимических закономерностей  их образования  и

строения.

  Нарастает дефицит  углеводородного сырья, а поэтому  проблема  использования

нефти,  угля  и  газаа  в  качестве  сырья  ,а  не  топлива  имеет   сегодня

первостепенную задачу. Современному человеку трудно представить,  что  почти

200 лет тому назад  нефть использовали лишь как   смазку  для  колёс  повозок,

как  лекарство  и  горючие  для  светильников.  Потребление  нефти   сегодня

составляет более 4 млрд.т,  а  в  2000г.  будет потреблятся 6-7  млрд.  т.

Нефтеперерабатывающие предприятия производят  непредельные  и  ароматические

углеводороды (этилен, толуол, ксилол) и газовые смеси оксида  углерода  (II)

с водородом. Из них синтезируют  десятки тысяч  других  полезных  материалов.

Из природного газа получают ацетилен, муравьиный  альдегид,  метанол,  сажу,

сероуглерод, водород,  синильную  кислоту  и  др.  Уголь  служит  источником

органических веществ. Возможно,что в  дальнейшем  все  углеводородное  сырьё

пойдёт  на  синтез  разнообразных  материалов.  Топливом  же  будет  служить

ядерное горючее или  какой-либо  другой  вид  топлива.Это  одно  из  решений

сырьевой и энергетической проблем.

__

Одной  из  главных  составных  частей  общей  проблемы   обеспечения   пищей

растущего населения  земного шара  является  проблема  полноценного  белка  в

пище.Растительный  белок,  как  правило,  содержит  лишь  очень    небольшое

количество аминокислот, в том чмсле  так  называемых  незаменимых  (аргинин,

валин, лизин и  др.),  т.е.  таких,  которые  не  синтезируюся  в  организме

человека или синтезируются  со  скоростью,  недостаточной  для  потребностей

жизнидеятельности организма. Значит,  они  должны  поступать  в  достаточном

количестве с пищей, содержащей все нужные аминокислоты.  Такой  пищей  может

быть животный белок.

   В  животноводстве  приобретают  всё   большее   значение   искусственные,

производимые на специальных  заводах корма.  Для  увеличения  массы  домашний

скот должен в достаточном  количестве  снабжаться  сырьём.  Это  может  быть

растительный белок,рыбная мука и  т.  д.  Однако  при  расширении  масштабов

животноводства и увеличении спроса на его продукцию  этих  источников  белка

может не хватать, поэтому  химики совместно  с  биологами  давно  уже  начали

искать пути замены таких кормов.  Одним  из  хороших  заменителей  оказалась

мочевина (NH2)2CO.

Другой путь обеспечения  сельскохозяйственных животных  полноценными  белками

основан  на  его  мокробиологическом  синтезе  с  использованием  дрожжей  и

бактерий.

  Получение  биомассы  путём  миккробиологического  синтеза  -  это   основа

индустриального производства пищи в  будущем.  Сырьём  могут  служить  самые

разнообразные  вещества  ,  в  том  числе  растительные  отходы.   Так   как

микробиологический синтез  осуществляется на  заводах,   производство  белка

таким   способом  не  требует  ни  больших  пахотных  площадей   замли,   ни

благоприятных погодных условий. Оно идёт равномерно и непрерывно,  поддаётся

механизации и автоматизации.

  Пока получаемая  биомасса применяется лишь как  корм  для  животных.  Чтобы

использовать её в  качестве пищи для людей, необходимо  решить  ряд  проблем.

Главная из них  -  тщательная  проверка  такого  продукта  на  безвредность,

отсутствие  побочных  последствий   длительного   употребления.   Необходимо

исследовать  усвояемость  разных  видов  "одноклеточных"  белков,  так   как

содержание  в  них  аминокислот   ещё   не   говорит   о   свойстве   хорошо