Uvod

Biosfera (u modernom smislu) je svojevrsna ljuska Zemlje, koja sadrži sveukupnost živih organizama i onaj dio tvari planete koji je u neprekidnoj razmjeni sa tim organizmima. Biosfera pokriva donji dio atmosfere, hidrosferu i gornji dio litosfere. Koncept "žive materije" odnosi se na ukupnost živih organizama u biosferi. Područje distribucije uključuje donji dio zračne ljuske (atmosfera), cijelu vodenu ljusku (hidrosferu) i gornji dio čvrste ljuske (litosfera). Ovaj koncept je uveo V.I. Vernadsky. Napomenuo je da postoji stalna razmjena energije između inertnog, beživotnog dijela biosfere, inertnih prirodnih tijela i živih organizama koji je naseljavaju. Živa materija igra najvažniju ulogu u poređenju sa drugim supstancama biosfere i obavlja niz važnih funkcija.

energetska funkcija

Energetsku funkciju obavljaju prvenstveno biljke, koje u procesu fotosinteze akumuliraju sunčevu energiju u obliku različitih organskih spojeva. Da bi biosfera postojala i razvijala se potrebna joj je energija. Nema vlastite izvore energije i može trošiti energiju samo iz vanjskih izvora. Glavni izvor biosfere je Sunce. U poređenju sa Suncem, energetski doprinos drugih snabdevača (unutrašnja toplota Zemlje, energija plime, kosmičko zračenje) funkcionisanju biosfere je zanemarljiv (oko 0,5% sve energije koja ulazi u biosferu). Sunčeva svjetlost za biosferu je raspršena energija zračenja elektromagnetne prirode. Skoro 99% ove energije koja ulazi u biosferu apsorbuje atmosfera, hidrosfera i litosfera, a takođe učestvuje u fizičkim i hemijskim procesima izazvanim njom (kretanje vazduha i vode, vremenske uticaje, itd.) Samo oko 1% se akumulira u primarna karika njegove apsorpcije i prenosi se potrošačima u koncentrisanom obliku. Prema Vernadskom, zeleni hlorofilni organizmi, zelene biljke, glavni su mehanizam biosfere, koja hvata sunčeve zrake i fotosintezom stvara hemijska tijela – neku vrstu konzervirane sunčeve energije, čija energija kasnije postaje izvor efikasne hemijske energije. za biosferu, iu velikoj meri - čitavu zemljinu koru. Bez ovog procesa akumulacije i prenosa energije živom materijom, razvoj života na Zemlji i formiranje moderne biosfere bili bi nemogući.

Svaka naredna faza u razvoju života bila je praćena sve intenzivnijom apsorpcijom sunčeve energije od strane biosfere. Istovremeno se povećao energetski intenzitet vitalne aktivnosti organizama u promjenjivom prirodnom okruženju, a akumulaciju i prijenos energije uvijek je vršila živa materija. Moderna biosfera nastala je kao rezultat duge evolucije pod uticajem kombinacije kosmičkih, geofizičkih i geohemijskih faktora. Sunce je bilo početni izvor svih procesa koji su se odvijali na Zemlji, ali je fotosinteza igrala glavnu ulogu u formiranju i kasnijem razvoju biosfere. Biološka osnova nastanka biosfere povezana je s pojavom organizama sposobnih da koriste vanjski izvor energije, u ovom slučaju energiju Sunca, da od najjednostavnijih spojeva formiraju organske tvari neophodne za život.

Pod fotosintezom se podrazumijeva transformacija zelenih biljaka i fotosintetskih mikroorganizama uz sudjelovanje svjetlosne energije i pigmenata koji apsorbiraju svjetlost (klorofil i dr.) najjednostavnijih spojeva (voda, ugljični dioksid i mineralni elementi) u složene organske tvari neophodne za život. svih organizama. Proces se odvija na sljedeći način. Foton sunčeve svjetlosti stupa u interakciju s molekulom klorofila sadržanom u hloroplastu zelenog lista, što rezultira oslobađanjem elektrona iz jednog od njegovih atoma. Ovaj elektron, koji se kreće unutar kloroplasta, reagira s molekulom ADP, koja se, nakon što je dobila dovoljno dodatne energije, pretvara u molekul ATP, tvar koja je nositelj energije. Pobuđena molekula ATP-a u živoj ćeliji koja sadrži vodu i ugljični dioksid doprinosi stvaranju molekula šećera i kisika, a sama gubi dio svoje energije i vraća se u ADP molekul.

Kao rezultat fotosinteze, vegetacija zemaljske kugle godišnje apsorbira oko dvije stotine milijardi tona ugljičnog dioksida i oslobađa oko sto četrdeset pet milijardi tona slobodnog kisika u atmosferu, pri čemu nastaje više od sto milijardi tona organska materija. Da nije bilo vitalne aktivnosti biljaka, izuzetno aktivni molekuli kiseonika bi ušli u različite hemijske reakcije, a slobodni kiseonik bi nestao iz atmosfere za desetak hiljada godina. Nažalost, čovjekovo barbarsko smanjenje zelenog pokrivača planete predstavlja stvarnu prijetnju uništenju moderne biosfere. U procesu fotosinteze, istovremeno sa akumulacijom organske materije i proizvodnjom kiseonika, biljke apsorbuju deo sunčeve energije i zadržavaju je u biosferi. Oko 1% sunčeve energije koja pada na Zemlju koristi se za fotosintezu. Možda je ova niska brojka povezana s niskom koncentracijom ugljičnog dioksida u atmosferi i hidrosferi. Svake godine fotosintetski organizmi na kopnu i oceanu vežu oko 3*1018 kJ sunčeve energije, što je oko deset puta više od energije koju koristi čovječanstvo.

Za razliku od zelenih biljaka, neke grupe bakterija sintetiziraju organsku tvar ne iz sunčeve energije, već iz energije koja se oslobađa tijekom reakcija oksidacije spojeva sumpora i dušika. Ovaj proces se naziva hemosinteza. U akumulaciji organske materije u biosferi, ona, u poređenju sa fotosintezom, igra neznatnu ulogu. Unutar ekosistema, energija u obliku hrane se distribuira među životinjama. Organske tvari koje sintetiziraju zelene biljke i kemobakterije (šećeri, bjelančevine itd.), sukcesivno prelazeći iz jednog organizma u drugi u procesu svoje ishrane, prenose energiju koja se u njima nalazi. Biljke jedu životinje biljojedi, koje zauzvrat postaju žrtve grabežljivaca itd. Ovaj dosljedan i uredan tok energije posljedica je energetske funkcije žive tvari u biosferi.

Dugi period predbiološkog razvoja naše planete, određen djelovanjem fizičkih i kemijskih faktora nežive prirode, završio se kvalitativnim skokom - nastankom organskog života. Od trenutka pojave, organizmi postoje i razvijaju se u bliskoj interakciji sa neživom prirodom, a procesi u živoj prirodi na površini naše planete postali su dominantni. Pod dejstvom sunčeve energije razvija se fundamentalno novi sistem (planetarne skale) - biosfera. Biosfera se deli na:

♦ živa materija nastala kombinacijom organizama;

♦ biogena supstanca, koja nastaje u procesu vitalne aktivnosti organizama (atmosferski gasovi, ugalj, krečnjak, itd.);

♦ inertna materija nastala bez učešća živih organizama (osnovne stene, lava iz vulkana, meteoriti);

♦ bioinertna supstanca, koja je zajednički rezultat vitalne aktivnosti organizama i abiogenih procesa (tla).

Evolucija biosfere rezultat je tri grupe faktora koji su usko povezani: razvoj naše planete kao kosmičkog tijela i hemijske transformacije koje se dešavaju u njenim dubinama, biološka evolucija živih organizama i razvoj ljudskog društva.

Granice života određuju faktori Zemljine sredine koji sprečavaju postojanje živih organizama. Gornja granica biosfere prolazi na nadmorskoj visini od oko 20 km od površine Zemlje i omeđena je ozonskim omotačem koji zarobljava kratkotalasni dio sunčevog ultraljubičastog zračenja, koje je destruktivno za život. U hidrosferi zemljine kore, živi organizmi naseljavaju sve vode Svjetskog okeana - do 10-11 km dubine. U litosferi se život javlja na dubini od 3,5-7,5 km, što je zbog temperature zemljine unutrašnjosti i nivoa prodiranja vode u tečnom stanju.

Atmosfera. Gasni omotač Zemlje sastoji se uglavnom od azota i kiseonika. Sadrži male količine ugljičnog dioksida (0,003%) i ozona. Stanje atmosfere ima veliki uticaj na fizičke, hemijske i biološke procese na površini Zemlje i u vodenoj sredini. Za životne procese posebno su važni: kiseonik, koristi se za disanje i mineralizaciju mrtve organske materije; ugljen-dioksid, koriste zelene biljke u fotosintezi; ozon, stvarajući ekran koji štiti površinu zemlje od ultraljubičastog zračenja. Atmosfera je nastala kao rezultat snažne vulkanske i planinske aktivnosti, kiseonik se pojavio mnogo kasnije kao proizvod fotosinteze.

Hidrosfera. Voda je važna komponenta biosfere i neophodan uslov za postojanje živih organizama. Od velike važnosti su plinovi otopljeni u vodi: kisik i ugljični dioksid. Njihov sadržaj uvelike varira ovisno o temperaturi i prisutnosti živih organizama. Voda sadrži 60 puta više ugljičnog dioksida od atmosfere. Hidrosfera je nastala u vezi s razvojem geoloških procesa u litosferi, tokom kojih se oslobađala velika količina vodene pare.

Litosfera. Najveći dio organizama litosfere nalazi se u sloju tla čija dubina ne prelazi nekoliko metara. Tlo se sastoji od neorganskih supstanci (pijesak, glina, mineralne soli) koje nastaju prilikom razaranja stijena i organskih tvari - otpadnih proizvoda organizama.

Živa materija u biosferi izvodi sledeće važno funkcije:

1. Energetska funkcija - apsorpcija sunčeve energije i energije tokom hemosinteze, dalji prenos energije kroz lanac ishrane.

2. Funkcija koncentracije - selektivno nakupljanje određenih hemikalija.

3. Funkcija formiranja okoline - transformacija fizičko-hemijskih parametara životne sredine.

4. Transportna funkcija - prijenos tvari u vertikalnom i horizontalnom smjeru.

5. Destruktivna funkcija - mineralizacija nebiogene materije, razgradnja nežive neorganske materije.

Pitanje #2

Postojanje živog organizma nemoguće je bez percepcije i obrade informacija iz vanjskog i unutrašnjeg okruženja. Oba ova procesa provode se na osnovu funkcionisanja senzornih sistema. Senzorni sistemi pretvaraju adekvatne podražaje u nervne impulse i prenose ih do centralnog nervnog sistema. Na različitim nivoima mozga, ovi signali se filtriraju, obrađuju i pretvaraju. Ovaj proces se završava svjesnim senzacijama, reprezentacijama, prepoznavanjem slika itd.

Na osnovu senzorne informacije organizovan je rad svih unutrašnjih organa. Senzorne informacije su važan faktor u ponašanju, prilagođavanju čovjeka uslovima postojanja. Takođe je važan uslov za aktivnu ljudsku delatnost i uslov za formiranje i razvoj ličnosti kao ličnosti. Senzorni sistem se sastoji od tri međusobno povezana dijela: perifernog, provodnog i centralnog.

Periferni dio senzornog sistema (analizator) čine receptori. Receptori su nervni završeci ili specijalizovane nervne ćelije koje reaguju na promene u spoljašnjem ili unutrašnjem svetu i pretvaraju ih u nervne impulse. Po strukturi, receptori mogu biti jednostavni (receptori opšte osetljivosti - dodir, pritisak, bol, temperatura - ima ih više u telu) i složeni (reaguju na specifične nadražaje koji deluju na ograničene delove ljudskog tela - receptori ukus, miris, vid, sluh, ravnoteža).

Žičani dio senzornog sistema formiraju nervne ćelije koje prenose informacije od receptora do moždane kore.

Centralna podjela senzornog sistema formiraju različite subkortikalne regije mozga koje su podređene područjima moždane kore (kortikalne regije) koje primaju informacije od receptora.

Svi dijelovi analizatora djeluju kao jedinstvena cjelina, kršenje aktivnosti bilo kojeg od dijelova dovodi do kršenja funkcija analizatora.

U ljudskom tijelu postoje vizuelni, slušni, olfaktorni, gustatorni, vestibularni senzorni sistemi, kao i somatosenzorni sistem (čiji se receptori nalaze uglavnom u koži i percipiraju dodir, pritisak, toplotu, hladnoću, bol, vibracije, pokrete u zglobovi i mišići) i visceralni senzorni sistem koji prima informacije od receptora koji se nalaze na unutrašnjim organima (tj. promjene u unutrašnjem okruženju tijela).

Svaki senzorni sistem ima osjetljivost i prag stimulacije. Može se prilagoditi djelovanju stalnog stimulusa. Vrši primarnu analizu informacija na nivou receptora, odabirajući značajne iritacije. Naknadne analize informacija verifikovanih u nervnim impulsima provode centralni odjeli (subkortikalne zone i kora velikog mozga). Kako se približavate korteksu, količina informacija naglo opada – sprječavaju se veze s mozgom lažnih ili nevažnih signala).

Za normalnu percepciju vanjskog svijeta neophodno je da informacije ulaze u sve vrste senzornih sistema. Promjena u jednom senzornom sistemu može promijeniti aktivnost drugih senzornih sistema.

Razno senzorni sistemi počinju funkcionirati u različitim periodima razvoja. Po pravilu, u trenutku rođenja periferni dio je u potpunosti formiran. Nakon rođenja, presjek žice se mijenja (mijelinizacija nervnih vlakana nastaje u prvim mjesecima života). Kasnije sazrevaju kortikalni delovi senzornog sistema. Njihovo sazrijevanje je ono što određuje karakteristike funkcioniranja osjetilnih organa.

Koncept analizatora

Predstavlja ga odjel za percepciju - receptori mrežnice, optički nervi, provodni sistem i odgovarajuća područja korteksa u okcipitalnim režnjevima mozga.

Osoba ne vidi očima, već očima, odakle se informacije prenose preko optičkog živca, hijazme, vidnih puteva do određenih područja okcipitalnih režnjeva moždane kore, gdje je slika vanjskog svijeta koju vidimo formirana. Svi ovi organi čine naš vizuelni analizator ili vizuelni sistem.

Prisustvo dva oka nam omogućava da naš vid učinimo stereoskopskim (to jest, da formiramo trodimenzionalnu sliku). Desna strana mrežnjače svakog oka prenosi kroz optički nerv "desnu stranu" slike na desnu stranu mozga, a lijeva strana mrežnice čini isto. Tada se dva dijela slike - desni i lijevi - mozak povezuje zajedno.

Budući da svako oko percipira "svoju" sliku, ako je poremećen zajednički pokret desnog i lijevog oka, binokularni vid može biti poremećen. Jednostavno rečeno, počećete da vidite duplo, ili ćete videti dve potpuno različite slike u isto vreme.

Struktura oka

Oko se može nazvati složenim optičkim uređajem. Njegov glavni zadatak je da "prenese" ispravnu sliku do optičkog živca.

Glavne funkcije oka:

optički sistem koji projektuje sliku;

sistem koji percipira i "kodira" primljene informacije za mozak;

· "Serving" sistem za održavanje života.

Rožnjača je prozirna membrana koja prekriva prednji dio oka. U njemu nema krvnih sudova, ima veliku moć prelamanja. Uključen u optički sistem oka. Rožnica se graniči s neprozirnom vanjskom školjkom oka - sklerom.

Prednja očna komora je prostor između rožnjače i šarenice. Ispunjen je intraokularnom tečnošću.

Šarenica je u obliku kruga sa rupom unutra (zenica). Šarenica se sastoji od mišića čijim se kontrakcijom i opuštanjem mijenja veličina zjenice. Ulazi u žilnicu oka. Šarenica je zaslužna za boju očiju (ako je plava, znači da u njoj ima malo pigmentnih ćelija, ako je smeđa, mnogo je). Obavlja istu funkciju kao i otvor blende u kameri, prilagođavajući izlaz svjetlosti.

Zjenica je rupa u šarenici. Njegove dimenzije obično zavise od nivoa osvjetljenja. Što je više svjetla, to je zenica manja.

Sočivo je "prirodno sočivo" oka. Proziran je, elastičan - može promijeniti svoj oblik, "fokusirajući" se gotovo trenutno, zbog čega osoba dobro vidi i blizu i daleko. Nalazi se u kapsuli, koju drži cilijarni pojas. Sočivo je, kao i rožnjača, dio optičkog sistema oka.

Staklosto tijelo je providna tvar nalik gelu koja se nalazi u stražnjem dijelu oka. Staklasto tijelo održava oblik očne jabučice i uključeno je u intraokularni metabolizam. Uključen u optički sistem oka.

Retina - sastoji se od fotoreceptora (osetljivi su na svetlost) i nervnih ćelija. Receptorske ćelije koje se nalaze u retini dijele se na dvije vrste: čunjeve i štapiće. U ovim ćelijama, koje proizvode enzim rodopsin, energija svetlosti (fotoni) se pretvara u električnu energiju nervnog tkiva, tj. fotohemijska reakcija.

Štapovi su vrlo osjetljivi na svjetlost i omogućavaju vam da vidite pri slabom svjetlu, a također su odgovorni za periferni vid. Češeri, naprotiv, zahtijevaju više svjetla za svoj rad, ali upravo oni vam omogućavaju da vidite fine detalje (odgovorni su za centralni vid), omogućuju razlikovanje boja. Najveća koncentracija čunjića je u fovei (makuli), koja je odgovorna za najveću vidnu oštrinu. Retina je uz žilnicu, ali labavo u mnogim područjima. Tu ima tendenciju da se ljušti kod raznih oboljenja mrežnjače.

Sclera - neprozirna vanjska ljuska očne jabučice, koja prelazi ispred očne jabučice u prozirnu rožnicu. Za bjeloočnicu je pričvršćeno 6 okulomotornih mišića. Sadrži mali broj nervnih završetaka i krvnih sudova.

Horoida - oblaže stražnju skleru, uz mrežnicu, s kojom je usko povezana. Horoid je odgovoran za dotok krvi u intraokularne strukture. Kod bolesti mrežnice vrlo je često uključen u patološki proces. U žilnici nema nervnih završetaka, stoga, kada je bolestan, bol se ne javlja, što obično signalizira neku vrstu kvara.

Očni živac - uz pomoć optičkog živca signali iz nervnih završetaka se prenose do mozga.

Oči - organ vida - mogu se uporediti s prozorom u vanjski svijet. Otprilike 70% svih informacija koje primamo uz pomoć vida, na primjer, o obliku, veličini, boji predmeta, udaljenosti do njih itd. Vizualni analizator kontrolira motoričku i radnu aktivnost osobe; zahvaljujući viziji, možemo proučavati iskustvo koje je čovečanstvo akumuliralo iz knjiga i kompjuterskih ekrana.

Organ vida sastoji se od očne jabučice i pomoćnog aparata. Pomoćni aparat su obrve, kapci i trepavice, suzna žlijezda, suzni kanalići, okulomotorički mišići, živci i krvni sudovi

Obrve i trepavice štite oči od prašine. Osim toga, obrve odvraćaju znoj koji teče sa čela. Svi znaju da osoba stalno treperi (2-5 pokreta kapaka u 1 minuti). Ali znaju li zašto? Ispostavilo se da je površina oka u trenutku treptanja navlažena suznom tekućinom, koja ga štiti od isušivanja, a istovremeno se čisti od prašine. Suzna tečnost proizvodi suzna žlijezda. Sadrži 99% vode i 1% soli. Dnevno se oslobađa do 1 g suzne tekućine, koja se skuplja u unutrašnjem kutu oka, a zatim ulazi u suzne kanaliće, koji je odvode u nosnu šupljinu. Ako osoba plače, suzna tekućina nema vremena da izađe kroz tubule u nosnu šupljinu. Zatim suze teku kroz donji kapak i kapaju niz lice.

Očna jabučica se nalazi u produbljenju lobanje – očne duplje. Ima sferni oblik i sastoji se od unutrašnjeg jezgra prekrivenog sa tri membrane: vanjskom - vlaknastom, srednjom - vaskularnom i unutrašnjom - mrežastom. Vlakna membrana se dijeli na stražnji neprozirni dio - albuginea, ili sclera, i prednji prozirni dio - rožnicu. Rožnjača je konveksno-konkavno sočivo kroz koje svjetlost ulazi u oko. Horoid se nalazi ispod sklere. Njegov prednji dio naziva se šarenica, sadrži pigment koji određuje boju očiju. U središtu šarenice nalazi se mala rupa - zjenica, koja se može refleksno širiti ili skupljati uz pomoć glatkih mišića, propuštajući potrebnu količinu svjetlosti u oko.

Sama žilnica prožeta je gustom mrežom krvnih sudova koji hrane očnu jabučicu. Sa unutrašnje strane, sloj pigmentnih ćelija koje apsorbuju svetlost nalazi se u blizini horoidee, tako da se svetlost ne raspršuje ili reflektuje unutar očne jabučice.

Neposredno iza zjenice nalazi se bikonveksno prozirno sočivo. Može refleksno promijeniti svoju zakrivljenost, pružajući jasnu sliku na retini - unutrašnjoj ljusci oka. U mrežnjači se nalaze receptori: štapići (receptori sumraka koji razlikuju svjetlo od tamnog) i čunjići (imaju manju osjetljivost na svjetlost, ali razlikuju boje). Većina čunjića nalazi se na mrežnjači nasuprot zjenice, u makuli. Pored ove tačke je izlazna tačka očnog živca, ovde nema receptora, pa se zove slepa tačka.

Unutar oka je ispunjeno providnim i bezbojnim staklastim tijelom.

Percepcija vizuelnih podražaja. Svetlost ulazi u očnu jabučicu kroz zjenicu. Sočivo i staklasto tijelo služe za vođenje i fokusiranje svjetlosnih zraka na retinu. Šest okulomotornih mišića osiguravaju da položaj očne jabučice bude takav da bi slika predmeta pala tačno na retinu, na njegovu žutu mrlju.

U receptorima retine, svjetlost se pretvara u nervne impulse, koji se duž optičkog živca prenose do mozga kroz jezgra srednjeg mozga (gornji tuberkuli kvadrigemine) i diencefalona (vizualna jezgra talamusa) - do vizualnog zona moždane kore, koja se nalazi u okcipitalnoj regiji. Percepcija boje, oblika, osvjetljenja predmeta, njegovih detalja, započeta u retini, završava se analizom u vidnom korteksu. Ovdje se prikupljaju sve informacije, dekodiraju i sumiraju. Kao rezultat toga, formira se ideja o predmetu.

Vizualni poremećaji. Vid ljudi se mijenja s godinama, jer sočivo gubi svoju elastičnost, sposobnost promjene zakrivljenosti. U ovom slučaju, slika blisko raspoređenih objekata se zamagljuje - razvija se dalekovidnost. Još jedan vidni nedostatak je miopija, kada ljudi, naprotiv, ne vide dobro udaljene predmete; razvija se nakon dugotrajnog stresa, nepravilnog osvjetljenja. Miopija se često javlja kod djece školskog uzrasta zbog nepravilnog režima rada, lošeg osvjetljenja na radnom mjestu. Kod miopije, slika objekta je fokusirana ispred mrežnjače, a kod dalekovidnosti je iza mrežnjače i stoga se percipira kao mutna. Uzrok ovih vidnih nedostataka mogu biti urođene promjene očne jabučice.

Kratkovidnost i dalekovidost korigiraju se posebno odabranim naočalama ili sočivima.

Pitanje #3

Prilagodljivost okolini je relativna, korisna samo u uvjetima u kojima je povijesno formirana: za vrijeme linjanja, rak je bespomoćan, a plivačica se tada može nositi s njim. Rak ima tvrdi hitinski omotač koji služi uglavnom kao vanjski skelet.
Na trbuhu rakova nalazi se pet pari bramonih udova koji se koriste za plivanje.
Mužjaci rakova su mnogo veći od ženki i opremljeni su glomaznijim kandžama. Ako iznenada dođe do gubitka ekstremiteta,
kod raka izraste novi - odmah nakon linjanja. Klešta su dizajnirana za napad i odbranu.

Ulaznica broj 23

Pitanje 1

Racionalno korišćenje prirodnih resursa

Ogromne rezerve prirodnih resursa su od velikog značaja za budućnost republike. Međutim, kao što znate, njihov razvoj ometaju teški prirodni uslovi. Problem razvoja prirodnih resursa stavlja u prvi plan pitanja zaštite prirode. Greške napravljene u razvoju prirodnih resursa povezane su s nerazumnim korištenjem podzemnih resursa i resursa, prevladavanjem pogrešnog mišljenja da su prirodni resursi neiscrpni. Sve ovo zajedno dovelo je do narušavanja prirodne ravnoteže. Uzmimo, na primjer, vodne resurse. Za republiku je od velikog značaja racionalno korišćenje prirodnih resursa, jer nova preduzeća i navodnjavane površine zahtevaju značajne rezerve vodnih resursa. Zagađenje rijeka, nerazumno korištenje vodnih resursa, promjene u hidrološkom režimu rijeka kao rezultat ljudskih aktivnosti doveli su do promjena u drugim komponentama prirode. Dakle, u navodnjavanim poljima pirinča u Južnom Kazahstanu, tlo gubi svoj plodni sloj i postaje veoma slano. Promjene tla utjecale su na raznolikost i distribuciju vegetacijskog pokrivača. To je cijelu regiju pretvorilo u zonu ekološke katastrofe. Tokom razvoja devičanskih i ugarskih zemljišta tlo je bilo izloženo eroziji vjetra i vode.

Ranije je produktivnost tla bila mnogo veća, ali je posljednjih godina ta brojka opala. Kao rezultat erozije vjetrom, uklanja se plodni sloj tla. Ne uzimaju se u obzir karakteristike strukture tla netaknutih teritorija. Na pjeskovitim i glinovitim zemljištima, nakon 4-5 godina korištenja, tla postaju zaslanjena i van poljoprivrednog prometa. Plodni sloj humusa je smanjen. Pustinje i polupustinje republike zauzimaju 167 miliona hektara. Kao rezultat navodnjavanja, ove površine se mogu koristiti kao pašnjaci. Posljednjih godina, kao rezultat navodnjavanja estuarija, ovdje su postignuti dobri pokazatelji. Velika budućnost pripada korišćenju arteških voda za navodnjavanje pašnjaka.

Prirodni resursi naše republike su znatne. Pružaju sve što je potrebno za zadovoljenje potreba stanovništva i razvoj privrede. Ali bez obzira koliko su sjajni, ako ne vodite računa o njihovom očuvanju i pravilnom korištenju, mogu se s vremenom iscrpiti. Zbog toga je zaštita prirodnih resursa od velikog značaja.Odlukom Međunarodne unije za očuvanje prirode i prirodnih resursa, svaka država vodi evidenciju o rijetkim i ugroženim vrstama životinja i biljaka. Kod nas je „Crvena knjiga“ ustanovljena 1974. godine. Navedena je 21 vrsta i podvrsta rijetkih životinja i 8 vrsta rijetkih ptica, koje se moraju ne samo očuvati, već i poduzeti sve mjere da se njihov broj poveća. Obnovljene vrste životinja i biljaka iz "Crvene knjige" su isključene. Zaštita prirode i racionalno korišćenje prirodnih resursa ima dva pravca – državni i opštenarodni. Država se određuje odgovarajućim znakovima vladinim uredbama, širom zemlje se vrši ličnim učešćem i kroz javne organizacije.Sada je nemoguće racionalno upravljati ovom ili onom ekonomijom bez uzimanja u obzir međusobne povezanosti svih komponenti koje postoje u prirodi, budući da kršenje ove veze često dovodi do tužnih posljedica . Razvijen je niz mjera za obnovu i obogaćivanje prirodnih resursa. Najveća ekološka organizacija je Republičko društvo za zaštitu prirode, koje ima oko 2 miliona članova u svojim redovima i ima svoje ogranke u svim regionima Kazahstana. Jedna od važnih mjera zaštite prirode je stvaranje državnih rezervata. U njima je zaštićena priroda, sprovodi se opsežan istraživački rad na proučavanju, obnavljanju i obogaćivanju prirode.U Kazahstanu trenutno postoji sedam rezervata: Aksu-Džabagli, Naur-Zum, Almati, Barsakelmes, Kurgaldžinski, Markakol, Ustjurt. Počeo je razvoj projekta prvog Nacionalnog parka prirode u Kazahstanu. Nalaziće se na planinama Bajanaul, jednom od najlepših mesta u republici. Tu su divna jezera, borove šume, bogata flora i fauna. Na teritoriji budućeg nacionalnog parka živi preko 40 vrsta životinja i 50 vrsta ptica, od kojih su neke uvrštene u Crvenu knjigu. Centralni dio parka biće zaštićeno područje. Na obalama jezera Dzhasybay i Sabyndykul bit će smješteni turistički i rekreacijski kompleksi, pansioni i pionirski kampovi. Rezervat Aksu-Džabagli je organizovan 1962. Ovo je najstariji rezervat u Kazahstanu. Prostire se na površini od više od 74 hiljade hektara na obroncima Talas Alatau, lanca Ugam u okrugima Tyulkubas i Sairam u regiji Chimkent. Rezervat obuhvata 4 visinska pejzažna pojasa. Najniži pojas do visine od 1500 m je stepa sa svojevrsnom stepskom vegetacijom i divljim životinjama. Na nadmorskoj visini od 1500 - 2300 m nalazi se pojas livadsko-stepske i drveće-žbunske vegetacije. Ovdje rastu kleka, grmovi badema, divlje grožđe, stabla divlje jabuke i drugi predstavnici južnjačkih biljaka. Od životinja ovdje žive srndaći, jazavci, divlje braze, jelene koje su ovdje dovedene i druge.

Iznad 2000 i 2300 m nalaze se subalpske i alpske livade. U ovom pojasu nema drvenaste vegetacije, izuzev puzave turkestanske kleke. Tamo žive planinske koze, snježni leopardi, svizaci, pike, a od ptica - šljuke, zebe, alpske čavke, bradati supovi. Na teritoriji rezervata registrovano je 238 vrsta ptica i 42 vrste sisara. Najvredniji zaštićeni sisari su: argali, sibirska planinska koza (tau-teke), jelen, xul, mesožderi - snežni leopard, pegava mačka, jazavac.

Najgornji pojas je alpski sa snježnim vrhovima i glečerima. Odatle počinju burne planinske rijeke sa pjenastim vodopadima, kaskadama koje se spuštaju u dolinu.

organizovana 1934. Nalazi se u niziji u okrugu Semiozerny u regiji Kustanai. Njena teritorija zauzima 83 hiljade hektara. U rezervatu se čuva i proučava devičanska perjanica sa brojnim jezerima, na čijim obalama su očuvane borove šume. Uključuje i ostrvsku borovu šumu Naurzum-Karagay. Ovo je najjužnije područje rasprostranjenja rijetkog bora solonchak. U rezervatu postoji vrsta breze koja raste na zelenim tlima. Raste drvo jabuke "mamus bakata", koje se u divljini nalazi samo na Dalekom istoku.

Pitanje #2

Više biljke su nova faza u evolucionom razvoju biljnog svijeta.Više biljke, za razliku od nižih, imaju podelu tijela na vegetativne organe: korijen, lišće i stabljiku.Građa vegetativnih organa zasniva se na raznovrsnosti tkiva.

Sve više biljke u pravilu su stanovnici kopna, ali među njima ima i stanovnika vodenih tijela. Po načinu ishrane, većina viših biljaka su autotrofi.

Razvoj viših biljaka karakteriziraju dvije faze koje se izmjenjuju jedna s drugom: gametofit i sporofit gametofit- polna generacija, na kojoj se formiraju višećelijski genitalni organi - anteridija" i arhegonija anteridija - ovalna ili sferična tijela, čiji je vanjski zid prekriven jednim ili više redova sterilnih ćelija. U anteridiju se razvijaju ćelije gena sperme, iz kojih potom nastaju muške polne ćelije - pokretni spermatozoidi - tozooni Prilikom sazrevanja anteridija puca, a zatim izlaze spermatozoidi i oni se aktivno kreću u vodi i plivaju do arhegonijuma. arhegonija - tijela u obliku pljoske, koja se sastoje od donjeg proširenog dijela - trbuha i gornjeg suženog - vrata Spoljno, arhegonijum je okružen sterilnim ćelijama koje ga štite od isušivanja.U trbuhu arhegonija nalazi se nepomična ženska gameta - jajna ćelija.vrh se otvara.Kroz sluz spermatozoidi prelaze u abdomen arhegonijuma gde se spajaju sa jajetom i dolazi do oplodnje.

U procesu evolucije viših biljaka došlo je do postepenog pojednostavljivanja (redukcije) anteridija i arhegonija.Na primjer, kod kritosjemenjača (cvjetanje) od arhegonija je ostala samo jajna stanica koja se razvija u embrionalnoj vrećici (ženski gametofit).

sporophyte- aseksualna generacija, na kojoj se formiraju organi aseksualnog razmnožavanja - sporogonija, u kojoj se redukcijskom diobom formiraju haploidne spore Spore u višim biljkama mogu biti morfološki u identične ili različite male spore koje se nazivaju mikrospore, a velike spore se nazivaju megaspore sa megasporama - ženski haploidni gametofit Prelaz iz aploidnog u diploidno stanje se dešava tokom oplodnje i formiranja diploidnog zigota iz kojeg se razvija sporofiterofit.

Evoluciju viših biljaka, osim briofita, karakteriše tendencija prevlasti i poboljšanja sporofita uz istovremeno smanjenje gametofita.

viših biljaka podijeljen u:

biljke viših spora(sl.50):

o Odjeljenje Bryophytes, ili Mahovine (25 hiljada vrsta; u Ukrajini - oko 800 vrsta);

o Odjeljenje Lycopsidae ili Lycopsidae (400 vrsta);

o preslica ili preslica (32 vrste);

o Odjeljenje paprati, ili paprati (10 hiljada vrsta) Više sjemenske biljke:

o Cvjetni odjel, ili Cvjetni (250 hiljada vrsta)

Karakteristike biljaka viših spora. Šetajući šumom, nesumnjivo ste uočili bazalne rozete velikih listova paprati i nježne zelene stabljike mahovine na površini vlažnog tla. U povrtnjacima, pored ostalih korova, preslica često raste slično malim borovima. U blizini akumulacija ili u močvarama, među travama, možete pronaći puzave stabljike klupskih mahovina, prekrivene sitnim listovima.

Ako pogledate lišće paprati odozdo, možete vidjeti male smeđe tuberkule. Sadrže organe aseksualne reprodukcije - sporangije (od grčkog spora i angeion - posuda). Ovdje se formiraju i sazrijevaju spore. Kod mahovina se spore formiraju u kutijici na stabljici, a kod preslice i klupskih mahovina sporangije se nalaze na modifikovanim listovima posebnih sporonosnih izdanaka nalik na klasove. Sposobnost ovih biljaka da se razmnožavaju sporama odredila je njihov naziv - "više spore biljke" (zapamtite da se alge mogu razmnožavati i sporama). Više spore biljke uključuju predstavnike odjela mahovine, likopsoidne, preslice i paprati.

Osobine reprodukcije i distribucije. U životnom ciklusu biljaka viših spora, kao i nekih grupa algi, dolazi do smjene predstavnika različitih generacija koji se razmnožavaju aseksualno i spolno. Životni ciklus je period između identičnih faza razvoja dvije ili više identičnih generacija. Životni ciklus osigurava kontinuitet postojanja određene vrste organizma.

Jedinke aseksualne generacije formiraju spore. Iz spora se zauzvrat razvijaju jedinke seksualne generacije koje formiraju ženske i muške genitalne organe. Razvijaju ženske i muške gamete - jajašca i spermu. Tokom oplodnje u biljkama viših spora, pokretni spermatozoidi prodiru u nepokretna jajašca. U tom slučaju spermatozoidi se oslobađaju u vanjsko okruženje. Kreću se koristeći vodu za to i prodiru u ženski polni organ, gdje se nalazi jaje. Oplođeno jaje se razvija u embrion. Klija i pretvara se u jedinku aseksualne generacije koja se razmnožava sporama. Pogledajte slike 37 i 41. Kao što vidite, jedinke seksualne i aseksualne generacije značajno se razlikuju jedni od drugih.

Tako se mahovine, paprati, preslice i klupske mahovine, koje se nazivaju više spore biljke, naseljavaju uz pomoć spora i odlikuju se izmjenom u životnom ciklusu aseksualnih i spolnih generacija.

Biljke više spore su uobičajene u različitim klimatskim uvjetima, ali većina raste na vlažnim područjima, jer im je potrebna voda za seksualnu reprodukciju. Međutim, neke vrste ovih biljaka nalaze se čak iu pustinjama.

Potkraljevstvo viših biljaka objedinjuje višećelijske biljne organizme, čije je tijelo podijeljeno na organe - korijen, stabljiku, lišće. Njihove ćelije su diferencirane u tkiva, specijalizirane i obavljaju određene funkcije.

Prema načinu razmnožavanja, više biljke se dijele na spore i sjemenke. Spore biljke uključuju mahovine, klupske mahovine, preslice, paprati.

Mahovine su jedna od najstarijih grupa viših biljaka. Predstavnici ove grupe su najjednostavnije raspoređeni, njihovo tijelo je secirano na stabljiku i listove. Nemaju korijena, a najjednostavnije jetrene mahovine nemaju čak ni podjelu na stabljiku i lišće, tijelo izgleda kao talus. Mahovine se vežu za podlogu i upijaju vodu s mineralima otopljenim u njoj uz pomoć rizoida - izdanaka vanjskog sloja stanica. To su uglavnom višegodišnje biljke male veličine: od nekoliko milimetara do desetina centimetara (sl. 74).

Rice. 74. Mahovine: 1 - marchantia; 2 - kukavičasti lan;
3 - sphagnum

Sve mahovine karakteriziraju naizmjenične generacije spolnih (gametofita) i aseksualnih (sporofita), pri čemu haploidni gametofit prevladava nad diploidnim sporofitom. Ova karakteristika ih oštro razlikuje od drugih viših biljaka.
Na lisnatoj biljci ili talusu u genitalijama se razvijaju polne ćelije: spermatozoidi i jajašca.
Do oplodnje dolazi samo u prisustvu vode (posle kiše ili tokom poplava), po kojoj se kreću spermatozoidi. Iz formirane zigote razvija se sporofit - sporogon s kutijom na nozi, u kojoj se formiraju spore. Nakon sazrijevanja, kutija se otvara i spore se raznose vjetrom. Kada se pusti u vlažno tlo, spora klija i daje novu biljku.
Mahovine su prilično česte biljke. Trenutno postoji oko 30 hiljada vrsta. Oni su nepretenciozni, izdržavaju jake mrazeve i dugotrajnu toplinu, ali rastu samo na vlažnim sjenovitim mjestima.
Tijelo jetrenih mahovina rijetko se grana i obično je predstavljeno talusom u obliku lista, sa čije stražnje strane se protežu rizoidi. Naseljavaju se na stijenama, kamenju, stablima drveća.
U četinarskim šumama i močvarama možete pronaći mahovinu - kukavičasti lan. Njegove stabljike, zasađene uskim listovima, rastu vrlo gusto, formirajući neprekidne zelene tepihe na tlu. Kukavički lan je pričvršćen za tlo pomoću rizoida.
Kukuškin lan je dvodomna biljka, tj. kod nekih jedinki razvijaju se muške, a kod drugih ženske polne ćelije.
Na ženskim biljkama, nakon oplodnje, formiraju se kutije sa sporama.

Bijele, ili sphagnum, mahovine su veoma rasprostranjene.
Akumuliranjem velike količine vode u svom tijelu, doprinose zalivanju tla. To je zato što listovi i stabljika sfagnuma, zajedno sa zelenim ćelijama koje sadrže hloroplaste, imaju mrtve bezbojne ćelije sa porama.
Oni su ti koji upijaju vodu 20 puta veću od svoje mase. Rizoidi su odsutni u sfagnumu. Za tlo je pričvršćen donjim dijelovima stabljike, koji se, postepeno odumirući, pretvaraju u sphagnum treset. Pristup kisika debljini treseta je ograničen, osim toga, sphagnum izlučuje posebne tvari koje sprječavaju rast bakterija. Stoga razni predmeti koji su pali u tresetište, mrtve životinje, biljke često ne trunu, ali su dobro očuvani u tresetu.
Za razliku od mahovina, preostale spore imaju dobro razvijen korijenski sistem, stabljike i listove. Prije više od 400 miliona godina, oni su dominirali među drvenastim organizmima na Zemlji i formirali guste šume. Trenutno to nisu brojne grupe uglavnom zeljastih biljaka. U životnom ciklusu, dominantna generacija je diploidni sporofit, na kojem se formiraju spore. Spore se raznose vjetrom i, pod povoljnim uvjetima, klijaju, formirajući mali rast - gametofit. Ovo je zelena ploča veličine od 2 mm do 1 cm.Na izraslini se formiraju muške i ženske gamete - spermatozoidi i jaje. Nakon oplodnje, iz zigote se razvija nova odrasla biljka, sporofit.
Klubovi su veoma drevne biljke. Naučnici smatraju da su se pojavile prije oko 350-400 miliona godina i formirale guste šume drveća visine do 30 m. Trenutno ih je ostalo vrlo malo, a riječ je o višegodišnjim zeljastim biljkama. U našim geografskim širinama najpoznatija je toljasta mahovina (sl. 75). Može se naći u četinarskim i mješovitim šumama. Stabljika toljaste mahovine koja puže po tlu pričvršćena je za tlo priključnim korijenjem.
Mali listovi u obliku šila gusto prekrivaju stabljiku. Klub mahovine se razmnožavaju vegetativno - u područjima izdanaka i rizoma.

Rice. 75. Paprati: 1 - preslica; 2 - mahovina;
3 - paprat

Sporangija se razvija na uspravnim izbojcima sakupljenim u obliku klasova. Sazrele male spore se prenose vetrom i obezbeđuju razmnožavanje i širenje biljke.
Preslica su male višegodišnje zeljaste biljke. Imaju dobro razvijen rizom, iz kojeg odlaze brojni adventivni korijeni.
Spojene stabljike, za razliku od stabljika mahovina, rastu okomito prema gore, bočni izdanci odstupaju od glavne stabljike.
Na stabljici se nalaze kolutovi vrlo malih ljuskavih listova. U proleće na prezimljujućim rizomima rastu smeđi prolećni izdanci sa klasovima koji nose spore, koji odumiru nakon što spore sazrevaju. Ljetni izdanci su zeleni, granaju se, fotosintetiziraju i skladište hranjive tvari u rizomima, koji prezimljuju i formiraju nove izdanke u proljeće (vidi sliku 74).
Stabljike i listovi preslice su tvrdi, zasićeni silicijumom, pa ih životinje ne jedu. Preslica raste uglavnom na poljima, livadama, močvarama, uz obale vodenih tijela, rjeđe u borovim šumama. Preslica, teško iskorenjivi korov u ratarskim kulturama, koristi se kao ljekovita biljka. Zbog prisustva silicijum dioksida, stabljike različitih vrsta preslice koriste se kao materijal za poliranje. Močvarska preslica je otrovna za životinje.
Paprati, poput preslice i mahovine, bile su uspješna grupa biljaka u karbonu. Sada postoji oko 10 hiljada vrsta, od kojih je većina uobičajena u tropskim kišnim šumama. Veličine modernih paprati kreću se od nekoliko centimetara (trava) do desetina metara (vlažna tropska stabla). Paprati naših geografskih širina su zeljaste biljke sa kratkom stabljikom i perastim listovima.
Pod zemljom je rizom - podzemni izdanak. Iz njegovih pupoljaka iznad površine razvijaju se dugi, složeni perasti listovi - listovi.
Imaju apikalni rast. Od rizoma odlaze brojni adventivni korijeni.
Listovi tropske paprati dosežu dužinu od 10 m.
Na našim prostorima najčešće su paprati paprati, muški štitasti i dr. U proljeće, čim se tlo odmrzne, iz rizoma izrasta skraćena stabljika sa rozetom lijepih listova. Ljeti se na donjoj strani listova pojavljuju smeđi tuberkuli - sori, koji su nakupine sporangija. Oni stvaraju kontroverzu.
Mlade listove muške paprati ljudi koriste kao hranu, kao ljekovitu biljku. Listovi pakinje koriste se za ukrašavanje buketa. U tropskim zemljama, neke vrste paprati se uzgajaju u pirinčanim poljima kako bi obogatile tlo dušikom. Neke od njih postale su ukrasne, stakleničke i sobne biljke, kao što je nefrolepis.

Pitanje br. 3 Odgovor u ulaznici br. 5 Pitanje br. 3

Ulaznica broj 24

Pitanje 1

Pitanje #2

Ptice su visoko organizirani kičmenjaci, čije je tijelo prekriveno perjem, a prednji udovi su pretvoreni u krila. Sposobnost kretanja u zraku, toplokrvnost i druge karakteristike strukture i života dale su im priliku da se široko nasele na Zemlji. Vrste ptica u tropskim šumama su posebno raznolike. Ukupno ima oko 9000 vrsta.

Ovo je visoko specijalizirana i široko rasprostranjena klasa viših kralježnjaka, koja je progresivna grana gmizavaca koji su se prilagodili letu.

O sličnosti ptica s gmazovima svjedoče uobičajeni znakovi:

1) tanka koža bez žlijezda;

2) snažan razvoj rogova na tijelu;

3) prisustvo kloake i dr.

Među progresivnim karakteristikama koje ih razlikuju od reptila uključuju:

a) viši stepen razvoja centralnog nervnog sistema, koji određuje adaptivno ponašanje ptica;

b) visoka (41-42 stepena) i konstantna telesna temperatura, održavana složenim sistemom termoregulacije;

c) savršeni reproduktivni organi (gniježđenje, inkubacija jaja i ishrana pilića).

Zahvaljujući sposobnosti transformacije sunčeve energije u energiju hemijskih veza, biljke i drugi organizmi obavljaju niz osnovnih bioloških funkcija na planetarnoj skali.

gasna funkcija. Živa bića neprestano izmjenjuju kisik i ugljični dioksid s okolinom u procesima fotosinteze i disanja. Biljke su imale ključnu ulogu u oblikovanju kompozicije moderne atmosfere. Oni strogo kontroliraju koncentraciju kisika i ugljičnog dioksida, koji su optimalni za modernu biotu.

funkcija koncentracije. U procesu evolucije, organizmi su naučili da izdvajaju tvari koje su im potrebne iz razrijeđene vodene otopine i drugih komponenti prirodnog okruženja, višestruko umnožavajući njihovu koncentraciju u svojim tijelima.

Dakle, propuštanjem velikih količina zraka i prirodnih otopina kroz svoja tijela, živi organizmi vrše biogenu migraciju i koncentraciju kemijskih elemenata i njihovih spojeva.

redoks funkcija. Mnoge supstance u prirodi su izuzetno stabilne i ne oksidiraju u normalnim uslovima. Žive ćelije imaju tako efikasan katalizator - enzime da su u stanju da sprovedu mnoge redoks reakcije milione puta brže nego što se to može desiti u abiotskom okruženju. Zbog toga živi organizmi značajno ubrzavaju procese migracije hemijskih elemenata u biosferi.

Informacijska funkcija. Pojavom prvih živih bića na planeti su se pojavile aktivne ("žive") informacije, koje se razlikuju od "mrtvih" informacija, koje su jednostavan odraz strukture. Organizmi su bili u stanju da primaju informacije povezujući tok energije sa aktivnom molekularnom strukturom koja igra ulogu programa. Sposobnost percepcije, skladištenja i prenošenja molekularnih informacija prošla je naprednu evoluciju u prirodi i postala je najvažniji faktor koji formira ekološki sistem.

Navedene funkcije žive materije čine moćnu ekološku funkciju biosfere. Aktivnost živih organizama odredila je savremeni sastav atmosfere. Vegetacijski pokrivač značajno određuje ravnotežu vode, raspodjelu vlage i klimatske karakteristike velikih prostora. Živi organizmi imaju vodeću ulogu u samopročišćavanju zračne i vodene sredine. Zahvaljujući biljkama, životinjama i mikroorganizmima stvara se tlo i održava njegova plodnost. Dakle, biota biosfere formira i kontroliše stanje životne sredine.

Treba jasno shvatiti da okruženje oko nas nije fiksiran i trajan fizički položaj koji je jednom nastao, već živi dah prirode, svakog trenutka stvoren radom mnogih živih bića.

3. Biogeohemijski ciklusi supstanci u biosferi

Kruženje supstanci je prirodan proces ponavljanog učešća supstanci u pojavama koje se dešavaju u biosferi planete. Supstanca uključena u ciklus ne samo da se kreće, već i prolazi kroz transformaciju i često mijenja svoje fizičko i hemijsko stanje. Živi organizmi igraju posebno aktivnu ulogu u ubrzavanju cirkulacije i transformacije.

Sunčeva energija na Zemlji uzrokuje dvije vrste ciklusa materije:

veliki (biogeohemijski) - unutar biosfere;

mali (biotički) - unutar elementarnih ekoloških sistema.

Velika cirkulacija supstanci je neprekidni planetarni proces pravilne ciklične, vremenski i prostorno neravnomjerne preraspodjele materije, energije i informacija, koji se iznova uključuju u kontinuirano ažurirane ekološke sisteme biosfere.

Mali ciklus supstanci razvija se na osnovu velikog i sastoji se u kružnom kruženju supstanci između tla, biljaka, mikroorganizama i životinja.

Oba ciklusa su međusobno povezana i predstavljaju jedinstven proces koji obezbeđuje reprodukciju žive materije i aktivno utiče na izgled biosfere.

Na našoj planeti oduvijek je postojala geohemijska cirkulacija tvari, ali s pojavom života na Zemlji geohemijski odnosi su postali biogeohemijski - složeniji i raznovrsniji. Stoga govore o biogeohemijskom ciklusu supstanci ili biogeohemijskom ciklusu.

Postoje tri glavna tipa biogeohemijskih ciklusa: ciklus vode;

cirkulacija elemenata uglavnom u gasnoj fazi (kiseonik, ugljenik, azot, itd.);

ciklus elemenata uglavnom u čvrstoj i tečnoj fazi (fosfor, itd.).

Ciklus ugljika na kopnu počinje fiksacijom ugljičnog dioksida od strane biljaka putem fotosinteze.

Ugljikohidrati nastaju iz CO2 i H3O i oslobađa se kisik.Ugljik fiksiran u biljkama u određenoj mjeri troše životinje. Zastarjele životinje i biljke razgrađuju mikroorganizmi, uslijed čega se ugljik mrtve organske tvari oksidira u ugljični dioksid i ponovo ulazi u atmosferu. Osim toga, ugljik se djelomično oslobađa u svim fazama ciklusa kao dio CO2 tokom disanja biljaka i životinja. Sličan ciklus ugljenika odvija se u okeanu.

Ciklus azota (slika 1). Azot, koji je veoma bogat u atmosferi, biljke apsorbuju tek nakon što se spoji sa vodonikom ili kiseonikom. To se obično javlja kao rezultat različitih fizičkih pojava koje se javljaju u atmosferi (atmosferska fiksacija) i proizvodnje (industrijska fiksacija), kao i kao rezultat djelovanja bakterija ili algi koje fiksiraju dušik (biofiksacija). Jedinjenja dušika koriste biljke i preko njih kroz lance ishrane dolaze do životinja. Biljni i životinjski otpad, mrtvi organizmi se razgrađuju, a uz pomoć denitrifikujućih bakterija dušik se obnavlja i vraća u atmosferu.

Rice. 1 - Ciklus azota

Trenutno poljoprivreda i industrija daju skoro 60% više fiksnog dušika nego prirodni kopneni ekosistemi, što dovodi do akumulacije nitrata u tlu i dalje u lancima ishrane.

Biogeohemijski ciklusi supstanci i transformacije energije povezane sa njima su osnova dinamičke ravnoteže i stabilnosti biosfere. Normalni, neometani biogeohemijski ciklusi su gotovo kružni, gotovo zatvoreni. Time se održava određena postojanost i ravnoteža sastava, količine i koncentracije komponenti u biosferi, na primjer, sastav atmosferskog zraka, koncentracija soli u vodi oceana itd. Zauzvrat, takva postojanost određuje genetsku i fiziološku sposobnost živih organizama za postojanje na Zemlji,

Zahvaljujući bioti biosfere, vrši se dominantan dio hemijskih transformacija na planeti. Otuda i presuda V.I. Vernadskog o ogromnoj transformativnoj geološkoj ulozi žive materije. Kroz tok organske evolucije, živi organizmi su prošli kroz sebe, kroz svoje organe, tkiva, ćelije, krv, cijelu atmosferu, cijeli volumen Svjetskog okeana, većinu mase tla, ogromnu masu mineralnih materija kroz sebe, preko svojih organa, tkiva, ćelija, krvi, hiljadama puta (za različite cikluse od 10 3 do 10 5). I ne samo da su to propustili, već su i modificirali zemaljsko okruženje u skladu sa svojim potrebama.

Zahvaljujući sposobnosti transformacije sunčeve energije u energiju hemijskih veza, biljke i drugi organizmi obavljaju niz fundamentalnih biogeokemijskih funkcija na planetarnoj skali.

gasna funkcija.Živa bića neprestano izmjenjuju kisik i ugljični dioksid s okolinom u procesima fotosinteze i disanja. Biljke su imale odlučujuću ulogu u promjeni iz redukcijske sredine u oksidirajuću sredinu u geohemijskoj evoluciji planete i u formiranju gasnog sastava moderne atmosfere. Biljke strogo kontrolišu koncentracije O 2 i CO 2 , koje su optimalne za ukupnost svih modernih živih organizama.

funkcija koncentracije. Prolazeći kroz svoje tijelo velike količine zraka i prirodnih otopina, živi organizmi vrše biogenu migraciju (kretanje kemikalija) i koncentraciju kemijskih elemenata i njihovih spojeva. Ovo se odnosi na biosintezu organske materije, formiranje koraljnih ostrva, izgradnju školjki i skeleta, pojavu sedimentnih naslaga krečnjaka, naslaga, nekih metalnih ruda, akumulacije nekih gvozdeno-manganskih nodula, na dnu okeana itd. Rane faze biološke evolucije odvijale su se u vodenoj sredini. Organizmi su naučili da izdvajaju supstance koje su im potrebne iz razrijeđene vodene otopine, umnožavajući njihovu koncentraciju u svojim tijelima višestruko.

redoks funkcijažive materije usko je povezana sa biogenom migracijom elemenata i koncentracijom supstanci. Mnoge tvari u prirodi su stabilne i ne podliježu oksidaciji u normalnim uvjetima, na primjer, molekularni dušik je jedan od najvažnijih biogenih elemenata. Ali žive ćelije imaju tako moćne katalizatore - enzime da su u stanju da sprovedu mnoge redoks reakcije milione puta brže nego što se to može odvijati u abiotskom okruženju.

Informacijska funkcijaživa materija biosfere. Pojavom prvih primitivnih živih bića na planeti su se pojavile aktivne („žive”) informacije, koje se razlikuju od „mrtvih” informacija, što je jednostavan odraz strukture. Pokazalo se da organizmi mogu primati informacije povezujući tok energije s aktivnom molekularnom strukturom koja igra ulogu programa. Sposobnost percepcije, skladištenja i obrade molekularnih informacija prošla je naprednu evoluciju u prirodi i postala je najvažniji faktor koji formira ekološki sistem. Ukupna zaliha genetičkih informacija o bioti procjenjuje se na 10 15 bita. Ukupna snaga protoka molekularnih informacija povezana sa metabolizmom i energijom u svim ćelijama globalne biote. Dostiže 10 36 bit/s (Gorshkov et al., 1996).

Komponente biološkog ciklusa. Biološki ciklus se odvija između svih komponenti biosfere (tj. između tla, zraka, vode, životinja, mikroorganizama, itd.). Javlja se uz obavezno učešće živih organizama.

Sunčevo zračenje koje dopire do biosfere nosi energiju od oko 2,5 * 10 24 J godišnje. Samo 0,3% se direktno pretvara u procesu fotosinteze u energiju hemijskih veza organskih materija, tj. uključeni u biološki ciklus. A 0,1 - 0,2% sunčeve energije koja pada na Zemlju ispada da je sadržano u neto primarnoj proizvodnji. Dalja sudbina ove energije povezana je s prijenosom organske tvari hrane kroz kaskade trofičkih lanaca.

Biološki ciklus uslovno mogu se podijeliti na povezane komponente: kruženje materije i energetski ciklus.

Moderna nauka o biosferi svrstava funkcije biosfere u pet kategorija:

1) energija (akumulacija slobodne energije - vezivanje i skladištenje sunčeve energije);
2) koncentracija (akumulacija hemijskih elemenata u telima živih organizama u razmerama biosfere (formiranje atmosfere, naslage organskih i neorganskih materija);
3) transport (zakon biogene migracije atoma, biogeohemijski ciklusi);
4) destruktivni (razgradnja organskih materija i zatvaranje ciklusa, trošenje, uništavanje zemljine kore, formiranje tla);
5) formiranje sredine.

Ovih pet kategorija objedinjuje činjenica da su sve međusobno povezane i čine globalni biotički ciklus. Sastoji se od kruženja tvari između tla, atmosfere, hidrosfere i živih organizama. Zahvaljujući biotičkom ciklusu, moguć je dugo postojanje i razvoj života uz ograničenu zalihu dostupnih hemijskih elemenata. Koristeći neorganske tvari, zelene biljke na račun energije Sunca stvaraju organsku tvar koju uništavaju druga živa bića – heterotrofi, da bi produkte tog uništenja biljke iskoristile za nove organske sinteze.

Energetska funkcija. Da bi biosfera postojala i razvijala se potrebna joj je energija za koju ona nema svoje izvore. Može trošiti samo energiju iz vanjskih izvora. Takav glavni izvor za biosferu je Sunce. Energetski doprinos ostalih snabdevača (unutrašnja toplota Zemlje, energija plime, kosmičko zračenje) funkcionisanju biosfere je zanemarljiv u poređenju sa Suncem (oko 0,5% sve energije koja ulazi u biosferu).

Sunčeva svjetlost za biosferu je raspršena energija zračenja elektromagnetne prirode. Skoro 99% ove energije koja ulazi u biosferu apsorbuje atmosfera, hidrosfera i litosfera, a takođe učestvuje u fizičkim i hemijskim procesima izazvanim njom (kretanje vazduha i vode, vremenske prilike, itd.), a samo oko 1% se akumulira u primarna karika njegove apsorpcije i prenosi se na potrošače u koncentrisanom obliku. Primarna karika u apsorpciji sunčeve energije zračenja su biljke koje je pretvaraju u koncentriranu energiju hemijskih veza, odnosno energiju hrane. Bez ovog procesa akumulacije i prenosa energije živom materijom, razvoj života na Zemlji i formiranje moderne biosfere bili bi nemogući.

Život se svodi na kontinuirani slijed rasta, samoreprodukcije i sinteze složenih kemijskih spojeva. Bez prijenosa energije koji prati ove procese, ne bi bilo moguće ni postojanje samog života ni formiranje nadorganskih sistema na svim nivoima organizacije. Kada bi se sunčeva energija na planeti samo raspršila, tada bi život na Zemlji bio nemoguć. Da bi biosfera postojala, ona mora primati i akumulirati energiju izvana. A ovaj posao obavljaju organizmi. Dio energije koju organizmi pohranjuju, a ne utroše u biosferi, sa njihovom smrću „pohranjuje“ se u obliku treseta, uglja, uljnih škriljaca i drugih minerala koji se koriste u termoenergetici.

Moderna biosfera nastala je kao rezultat duge evolucije pod uticajem kombinacije kosmičkih, geofizičkih i geohemijskih faktora. Sunce je bilo početni izvor svih procesa koji su se odvijali na Zemlji, ali je fotosinteza igrala glavnu ulogu u formiranju i kasnijem razvoju biosfere. Biološka osnova nastanka biosfere povezana je s pojavom organizama sposobnih da koriste vanjski izvor energije, u ovom slučaju energiju Sunca, da od najjednostavnijih spojeva formiraju organske tvari neophodne za život.

Funkcija koja formira okruženje, prema Vernadskom, je integralno jedinstvo, planetarni sistem, čiji su svi elementi međusobno povezani i međusobno deluju. U ovom sistemu živa tvar ima centralnu ulogu, budući da su svi strukturni dijelovi biosfere genetski povezani s njom i nastali od nje uslijed prošlih ili sadašnjih aktivnosti živih organizama. Fizička i hemijska sredina koja okružuje živu materiju se menja kao rezultat njenog funkcionisanja do te mere da se pokazalo da su biotički i abiotički procesi neodvojivi. Kao rezultat međusobnog uticaja, živi organizmi transformišu svoje stanište ili ga održavaju u stanju koje zadovoljava uslove svog postojanja. Obavljajući funkcije formiranja životne sredine, živi organizmi kontrolišu stanje životne sredine.

Uloga žive materije u biosferi u formiranju životne sredine ima, prema V.I. Vernadskog, hemijska manifestacija i izražava se u odgovarajućim biogeohemijskim funkcijama, koje ukazuju na učešće živih organizama u hemijskim procesima promene materijalnog sastava biosfere. Živa materija obavlja sledeće biogeohemijske funkcije: gasne, koncentracijske, redoks, biohemijske i biogeohemijske funkcije povezane sa ljudskim aktivnostima (Vernadsky, 1965).

Funkcije gasa sastoje se od učešća živih organizama u migraciji gasova i njihovim transformacijama. Ovisno o kojim plinovima je riječ, razlikuje se nekoliko funkcija plina.

1. Kiseonik-ugljični dioksid – stvaranje najveće količine slobodnog kisika na planeti. Nosilac ove funkcije je svaki zeleni organizam. Oslobađanje kisika događa se samo na sunčevoj svjetlosti, noću se ovaj fotokemijski proces zamjenjuje oslobađanjem ugljičnog dioksida od strane zelenih biljaka.
2. Ugljični dioksid, neovisno o kisiku - stvaranje biogene ugljične kiseline kao rezultat disanja životinja, gljivica i bakterija. Vrijednost funkcije raste u području podzemne troposfere koja nema kisik.
3. Ozon i vodikov peroksid – stvaranje ozona (i eventualno vodikovog peroksida). Biogeni kiseonik, pretvarajući se u ozon, štiti život od razornog dejstva sunčevog zračenja. Izvođenje ove funkcije izazvalo je formiranje zaštitnog ozonskog zaslona.
4. Azot – stvaranje najveće količine slobodnog dušika u troposferi zbog njegovog oslobađanja od strane bakterija koje proizvode dušik tokom razgradnje organske tvari. Reakcija se odvija iu kopnenim i u okeanskim uslovima.
5. Ugljovodonik - sprovođenje transformacija mnogih biogenih gasova, čija je uloga u biosferi ogromna. To uključuje, na primjer, prirodni plin, terpene sadržane u eteričnim uljima, terpentin i koji izazivaju aromu cvijeća, miris četinara.

Zbog obavljanja gasovitih biogeohemijskih funkcija živom materijom tokom geološkog razvoja Zemlje, razvio se savremeni hemijski sastav atmosfere sa jedinstveno visokim sadržajem kiseonika i niskim sadržajem ugljen-dioksida, kao i umerenim temperaturnim uslovima.

Funkcije koncentracije povezane su s akumulacijom od strane živih organizama iz vanjskog okruženja kemijskih elemenata - vodika, ugljika, dušika, kisika, kalcija, magnezija, natrijuma, kalija, fosfora i mnogih drugih, uključujući teške metale. Odumiranje žive materije (prirodna ili slučajna smrt), posebno masovno, dovodi do nenormalno visokog sadržaja većine ovih elemenata u tlu i litosferi, sve do formiranja stena homogenog hemijskog sastava - treseta, uglja, krečnjak, sapropel, kreda, željezne rude sedimentnog porijekla i mnoge druge.

Zbog izvođenja redoks funkcija provode se kemijske transformacije tvari koje sadrže atome promjenjive valencije. Oksidativna funkcija je izražena u oksidaciji, uz učešće bakterija i, moguće, gljivica, svih jedinjenja siromašnih kiseonikom u tlu, kore i hidrosfere. Na primjer, tako se formiraju močvarne željezne rude, smeđi ferruginozni noduli i ferruginozni horizonti. Redukciona funkcija je u suštini suprotna od oksidirajuće. Zahvaljujući tome, kao rezultat aktivnosti anaerobnih bakterija u donjoj trećini preplavljenog profila tla, koje je praktično bez kisika, nastaju oksidni oblici željeza.

Biohemijske funkcije povezane su s vitalnom aktivnošću živih organizama - njihovom ishranom, disanjem, reprodukcijom, smrću i naknadnim uništavanjem tijela. Kao rezultat, dolazi do kemijske transformacije žive tvari, prvo u bioinertnu, a zatim, nakon umiranja, u inertnu. Potrebno je razlikovati uništavanje tijela organizama nakon njihove smrti, koje se događa posvuda i uzrokovano mikrobima, gljivama i nekim insektima, i uništavanje povezano s masovnim sahranjivanjem biljnih i životinjskih ostataka nakon njihove smrti ili smrti. U potonjem slučaju, zajedničko ili uzastopno izvođenje koncentracije i biohemijskih funkcija žive materije dovodi do geohemijske transformacije litosfere.

Biogeohemijske funkcije povezane sa ljudskom aktivnošću dovele su do velikih promena u hemijskim i biohemijskim procesima u biosferi, doprinoseći formiranju njenog novog evolucionog stanja - noosfere. Već danas lokalno i planetarno zagađenje kao rezultat razvoja termoenergetike, industrije, transporta i poljoprivrede može dovesti do nepovratnih posljedica u biosferi, jer čovjek intenzivnije mijenja fizičke uslove okoline od drugih organizama.

Pored ovih, funkcije žive materije u biosferi treba da obuhvataju i vodu, koja je povezana sa biogenim ciklusom vode, što je važno u ciklusu vode na planeti.

Važna uloga u globalnoj cirkulaciji tvari pripada kruženju vode između okeana, atmosfere i gornjih slojeva litosfere. Voda isparava i prenosi se zračnim strujama mnogo kilometara. Padajući na površinu kopna u obliku padavina, doprinosi uništavanju stijena, čineći ih dostupnim biljkama i mikroorganizmima, erodira gornji sloj tla i ide zajedno s kemijskim spojevima otopljenim u njemu i suspendiranim organskim česticama u oceane i mora. . Procjenjuje se da oko 1 milijardu tona vode ispari sa Zemljine površine za 1 minut. Energija koja se koristi za isparavanje vode vraća se u atmosferu. Kruženje vode između okeana i kopna najvažnija je karika u održavanju života na Zemlji i glavni uvjet za interakciju biljaka i životinja s neživom prirodom. (sl.4)

Fig.4

Kao primjere biotičkog ciklusa, razmotrite cikluse ugljika i dušika u biosferi. počinje fiksacijom atmosferskog ugljičnog dioksida tokom fotosinteze. Dio ugljikohidrata nastalih tokom fotosinteze biljke koriste za energiju, dio troše životinje. Ugljični dioksid se oslobađa tijekom disanja biljaka i životinja. Mrtve biljke i životinje se razgrađuju, ugljik u njihovim tkivima se oksidira i vraća u atmosferu. Sličan proces se dešava u okeanu. (Slika 5)

Slika 5.

takođe pokriva sva područja biosfere. Iako su njegove rezerve u atmosferi praktički neiscrpne, više biljke mogu koristiti dušik tek nakon što ga spoje s vodikom ili kisikom. Bakterije koje fiksiraju dušik igraju izuzetno važnu ulogu u ovom procesu. Kada se proteini ovih mikroorganizama razgrađuju, dušik se ponovo vraća u atmosferu. (Sl.6)

Fig.6

Indikator razmjera biotičkog ciklusa je brzina obrtanja ugljičnog dioksida, kisika i vode. Sav atmosferski kiseonik prolazi kroz organizme za oko 2 hiljade godina, ugljen-dioksid - za 300 godina, a voda se potpuno razgrađuje i obnavlja u biotičkom ciklusu za 2 miliona godina

Uvod

energetska funkcija

3. Biogeohemijski ciklusi supstanci u biosferi

Možda ćete biti zainteresovani