Живое вещество биосферы. Функции живого вещества в биосфере

Контрольная работа по дисциплине «Экология». Вариант 71 на основании  таблицы 1.1.Соответствующие задания и вопросы из варианта:

18.  Живое вещество  биосферы. Функции живого вещества  в биосфере. Уровни организации  живой материи……………………………………..3

44.  Кислотные дожди, их причины и методы устранения…………….10

71.   Правовые основы охраны окружающей среды и природопользования. Ответственность за экологические правонарушения………………………………………………………………....12

81. Тестовые задания……………………………………………………21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18.  Живое вещество биосферы. Функции живого вещества в биосфере. Уровни организации живой материи.

 

Согласно В.И. Вернадскому  вещество биосферы состоит из:

· Живого вещества - биомассы современных живых организмов;

· Биогенного вещества - всех форм детрита, а также торфа, угля, нефти и газа биогенного происхождения;

· Биокосного вещества - смесей биогенных веществ с минеральными породами небиогенного происхождения (почва, илы, природные воды, газо- и нефтеносные сланцы, битуминозные пески, часть осадочных карбонатов);

· Косного вещества - горных пород, минералов, осадков, не затронутых прямым биогеохимическим воздействием организмов.

Центральным в этой концепции  является понятие о живом веществе, которое В.И. Вернадский определяет как совокупность живых организмов. Кроме растений и животных, В.И. Вернадский включает сюда и человечество, влияние которого на геохимические процессы отличается от воздействия остальных живых существ, во-первых, своей интенсивностью, увеличивающейся с ходом геологического времени; во-вторых, тем воздействием, какое деятельность людей оказывает на остальное живое вещество.

Это воздействие сказывается  прежде всего в создании многочисленных новых видов культурных растений и домашних животных. Такие виды не существовали раньше и без помощи человека либо погибают, либо превращаются в дикие породы. Поэтому Вернадский рассматривает геохимическую работу живого вещества в неразрывной связи животного, растительного царства и культурного человечества как работу единого целого.

По мнению В.И. Вернадского, в прошлом не придавали значения двум важным факторам, которые характеризуют живые тела и продукты их жизнедеятельности:

· Открытию Пастера о преобладании оптически активных соединений, связанных с диссимметричностью пространственной структуры молекул, как отличительной особенности живых тел.

· Явно недооценивался вклад живых организмов в энергетику биосферы и их влияние на неживые тела. Ведь в состав биосферы входит не только живое вещество, но и разнообразные неживые тела, которые В.И. Вернадский называет косными (атмосфера, горные породы, минералы и т.д.), а также и биокосные тела, образованные из разнородных живых и косных тел (почвы, поверхностные воды и т.п.). Хотя живое вещество по объёму и весу составляет незначительную часть биосферы, связанных с изменением облика нашей планеты.

Поскольку живое вещество является определяющим компонентом  биосферы, постольку можно утверждать, что оно может существовать и  развиваться только в рамках целостной  системы биосферы. Не случайно поэтому  В.И. Вернадский считает, что живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, её определяющей.

Исходной основой существования  биосферы и происходящих в ней  биогеохимических процессов является астрономическое положение нашей планеты, и в первую очередь, её расстояние от Солнца и наклон земной оси к эклиптике, или к плоскости земной орбиты. Это пространственное расположение Земли определяет в основном климат на планете, а последний в свою очередь - жизненные циклы всех существующих на ней организмов. Солнце является основным источником энергии биосферы и регулятором всех геологических, химических и биологических процессов на нашей планете. Эту её роль образно выразил один из авторов закона сохранения и превращения энергии Юлиус Майер (1814-1878), отметивший, что жизнь есть создание солнечного луча.

Решающее отличие живого вещества от косного заключается  в следующем:

· Изменения и процессы в живом веществе происходят значительно быстрее, чем в косных телах. Поэтому для характеристики изменений в живом веществе используется понятие исторического, а в косных телах - геологического времени. Для сравнения отметим, что секунда геологического времени соответствует примерно ста тысячам лет исторического;

· В ходе геологического времени возрастают мощь живого вещества и его воздействие на косное вещество биосферы. Это воздействие, указывает В.И. Вернадский, проявляется прежде всего "в непрерывном биогенном токе атомов из живого вещества в косное вещество биосферы и обратно";

· Только в живом веществе происходят качественное изменения организмов в ходе геологического времени. Процесс и механизмы этих изменений впервые нашли объяснение в теории происхождения видов путём естественного отбора Ч. Дарвина (1859 г.);

· Живые организмы изменяются в зависимости от изменения окружающей среды, адаптируются к ней и, согласно теории Дарвина, именно постепенное накопление таких изменений служит источником эволюции.

В.И. Вернадский высказывает  предположение, что живое вещество, возможно, имеет и свой процесс эволюции, проявляющийся в изменении с ходом геологического времени, вне зависимости от изменения среды.

Для подтверждения своей  мысли он ссылается на непрерывный  рост центральной нервной системы  животных и её значение в биосфере, а также на особую организованность самой биосферы. По его мнению, в упрощённой модели эту организованность можно выразить так, что ни одна из точек биосферы "не попадает в тоже место, в ту же точку биосферы, в какой когда-нибудь была раньше". В современных терминах это явление можно описать как необратимость изменений, которые присущи любому процессу эволюции и развития.

Непрерывный процесс  эволюции, сопровождающийся появлением новых видов организмов, оказывает  воздействие на всю биосферу в целом, в том числе и на природные биокосные тела, например, почвы, наземные и подземные воды и т.д. Это подтверждается тем, что почвы и реки девона совсем другие, чем третичной и тем более нашей эпохи. Таким образом, эволюция видов постепенно распространяется и переходит на всю биосферу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Функции живого вещества

 

Живое вещество по составу  есть вся совокупность живых организмов, обитающих в биосфере. Живое вещество имеет биомассу, обладает продуктивностью  и имеет особенные по сравнению с косным веществом свойства. Эти свойства обеспечивают важнейшие функции живого вещества.

1. Энергетическая функция. Она определяется свойствами светочувствительного вещества хлорофилла зелёных растений, с помощью которого растения улавливают, аккумулируют солнечную энергию, преобразуют её в энергию химических связей молекул органических веществ. Органические вещества, созданные зелёными растениями, служат источником энергии для представителей иных царств живых существ.

2. Транспортная функция. Пищевые взаимодействия живого вещества приводят к перемещению огромных масс химических элементов и веществ против сил тяжести и в горизонтальном направлении. В этом перемещении заключаются транспортная функция живого вещества.

3. Деструктивная функция. Минерализация органических веществ, разложение отмершей органики до простых неорганических соединений определяет деструктивную функцию живого вещества. Данную функцию в основном выполняют грибы, бактерии.

4. Концентрационная функция. Есть накопление определённых веществ в живых существах. Раковины моллюсков, панцири диатомовых водорослей, скелеты животных - всё это проявления концентрационной функции живого вещества.

5. Живое вещество преобразует физико-химические параметры среды. В этом проявляется ещё одна главная функция живого вещества - средообразующая. Например, леса регулируют поверхностный сток, увеличивают влажность воздуха, обогащают атмосферу кислородом.

 

 

 

Уровни  организации живой материи 

 

 

Все живые организмы, населяющие нашу планету, существуют не сами по себе, они зависят от окружающей среды и испытывают на себе ее воздействия. Это точно согласованный комплекс множества факторов окружающей среды, и приспособление к ним живых организмов обуславливает возможность существования всевозможных форм организмов и самого различного образования их жизни.

Экология (от греческого oikos - жилище, местообитание) - наука, изучающая  взаимосвязи живых организмов в  природе: организацию и функционирование популяций, биогеоценозов и биосферы в целом; законы “здорового” состояния как нормы и основы существования жизни.

Живая природа  представляет собой сложно организованную, иерархичную систему. Выделяют несколько  уровней организации живой материи.

1.Молекулярный. Любая живая система проявляется  на уровне взаимодействия биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, полисахаридов, а также других важных органических веществ.

2. Клеточный.  Клетка - структурная и функциональная  единица размножения и развития  всех живых организмов, обитающих  на Земле. Неклеточных форм  жизни нет, а существование вирусов лишь подтверждает это правило, т.к. они могут проявлять свойства живых систем только в клетках.

3.Организменный.  Организм представляет собой  целостную одноклеточную или  многоклеточную живую систему,  способную к самостоятельному существованию. Многоклеточный организм образован совокупностью тканей и органов, специализированных для выполнения различных функций.

4.Популяционно-видовой.  Под видом понимают совокупность  особей, сходных по структурно-функциональной  организации, имеющих одинаковый кариотип и единое происхождение и занимающих определенный ареал обитания, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство, характеризующихся сходным поведением и определенными взаимоотношениями с другими видами и факторами неживой природы.

Совокупность  организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, создает популяцию  как систему надорганизменного  порядка. В этой системе осуществляются простейшие, элементарные эволюционные преобразования.

5.Биогеоценотический. Биогеоценоз - сообщество, совокупность организмов разных видов и различной сложности организации со всеми факторами конкретной среды их обитания - компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы.

6.Биосферный. Биосфера - самый высокий уровень организации жизни на нашей планете. В ней выделяют живое вещество - совокупность всех живых организмов, неживое или косное вещество и биокосное вещество (почва).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

44.  Кислотные дожди, их причины и методы устранения

 

Под кислотными дождями  понимаются все виды атмосферных осадков (снег, дождь, град, туман), уровень рН которых меньше, чем показатель рН дождевой воды, равный 5.6. Впервые в истории этот термин использовал английский исследователь Ангус Смит при изучении викторианского смога в Манчестере в 1872 году.

Кислотный дождь является результатом химической реакции  оксидов азота и серы с водой  в атмосфере. Данные вещества вырабатываются автотранспортом, появляются в результате функционирования металлургических и  химических предприятий, а также  при сжигании ископаемого горючего на электростанциях. В течении реакции с водой, оксиды превращаются в кислотные растворы, которые затем выпадают в виде атмосферных осадков.

В настоящее время  от выпадения кислотных дождей страдают почти во всех государствах мира. Они повышают кислотность водоемов до уровня, при котором в них гибнет флора и фауна. При показателе рН 6 начинают погибать пресноводные креветки, а при повышении рН до 5.5 – донные бактерии, которые отвечают за разложение органических веществ и листьев. Затем погибает планктон. Когда рН достигает отметки 4.5, в водоемах погибает вся рыба, основная масса лягушек и насекомых.

С повышением кислотности  воды становится возможным растворение  донных отложений, в которых содержатся токсичные тяжелые и легкие металлы, такие как кадмий, ртуть, свинец, алюминий и др. Кислотный дождь вреден не только водной флоре и фауне, но и для растительности на суше. Особенно чувствительны к кислотных дождей хвойные леса – с них осыпается хвоя. Влияние их заметно уменьшает устойчивость лесных ценозов к болезням, вредителям, засухам, природным факторам, что приводит к значительному ухудшению природных экосистем.

Ежегодно экономические  потери связаны с кислотными дождями  в Соединённых Штатах Америки  только на восточном побережье достигают порядка тринадцати миллионов долларов.

Главный способ изменить ситуацию – это снизить количество выбросов кислотообразующих веществ  в атмосферу. В тепловой энергетике этого можно достичь посредством  перехода с угля на газовое горючее, так как содержание серы в газе намного меньше, чем в угле.