Bevezetés

A bioszféra (a mai értelemben) a Föld egyfajta héja, amely tartalmazza az élő szervezetek összességét és a bolygó anyagának azt a részét, amely folyamatos cserében van ezekkel az organizmusokkal. A bioszféra a légkör alsó részét, a hidroszférát és a litoszféra felső részét fedi le. Az „élő anyag” fogalma a bioszféra élő szervezeteinek összességére utal. Az elterjedési terület magában foglalja a léghéj alsó részét (atmoszférát), a teljes vízhéjat (hidroszférát), valamint a szilárd héj felső részét (litoszférát). Ezt a koncepciót V.I. Vernadszkij. Megjegyezte, hogy a bioszféra inert, élettelen része, az inert természetes testek és az ott lakó élő szervezetek között folyamatos energiacsere zajlik. Az élőanyag játssza a legfontosabb szerepet a bioszféra más anyagaival összehasonlítva, és számos fontos funkciót lát el.

energia funkció

Az energiafunkciót elsősorban a növények látják el, amelyek a fotoszintézis során különféle szerves vegyületek formájában halmozzák fel a napenergiát. A bioszféra létezéséhez és fejlődéséhez energiára van szüksége. Nem rendelkezik saját energiaforrással, és csak külső forrásból tud energiát fogyasztani. A bioszféra fő forrása a Nap. A Naphoz képest a többi beszállító (a Föld belső hője, árapály-energia, kozmikus sugárzás) energia-hozzájárulása a bioszféra működéséhez elenyésző (a bioszférába jutó összes energia kb. 0,5%-a). A napfény a bioszféra számára elektromágneses természetű, szétszórt sugárzó energia. Ennek a bioszférába kerülő energiának csaknem 99%-át a légkör, a hidroszféra és a litoszféra nyeli el, és részt vesz az általa kiváltott fizikai és kémiai folyamatokban (levegő és víz mozgása, időjárás, stb.). Csak kb. 1%-a halmozódik fel a légkörben. felszívódásának elsődleges kapcsolata, és koncentrált formában továbbítja a fogyasztókat. Vernadsky szerint a zöld klorofill organizmusok, a zöld növények jelentik a bioszféra fő mechanizmusát, amely befogja a napsugarakat és fotoszintézis útján kémiai testeket hoz létre - egyfajta konzervált napenergia, amelynek energiája később hatékony kémiai energia forrásává válik. a bioszféra, és nagymértékben - az egész földkéreg számára. Az élő anyag energiafelhalmozódási és -átviteli folyamata nélkül lehetetlen lenne az élet kialakulása a Földön és a modern bioszféra kialakulása.

Az élet fejlődésének minden további szakaszát a napenergia egyre intenzívebb elnyelése kísérte a bioszférában. Ezzel párhuzamosan a változó természeti környezetben az élőlények élettevékenységének energiaintenzitása megnőtt, az energiafelhalmozást és -átadást mindig az élő anyag végezte. A modern bioszféra hosszú evolúció eredményeként jött létre kozmikus, geofizikai és geokémiai tényezők kombinációjának hatására. A Nap volt a kezdeti forrása minden folyamatnak, amely a Földön zajlott, de a fotoszintézis játszotta a főszerepet a bioszféra kialakulásában és későbbi fejlődésében. A bioszféra keletkezésének biológiai alapja olyan élőlények megjelenésével függ össze, amelyek képesek külső energiaforrást, jelen esetben a Nap energiáját felhasználni, hogy a legegyszerűbb vegyületekből az élethez szükséges szerves anyagokat képezzenek.

Fotoszintézis alatt a legegyszerűbb vegyületek (víz, szén-dioxid és ásványi elemek) fényenergia és fényelnyelő pigmentek (klorofill stb.) részvételével a zöld növények és fotoszintetikus mikroorganizmusok az élethez szükséges összetett szerves anyagokká történő átalakulását értjük. az összes szervezet közül. A folyamat a következőképpen zajlik. A napfény fotonja kölcsönhatásba lép a zöld levél kloroplasztiszában található klorofill-molekulával, aminek eredményeként egy elektron szabadul fel az egyik atomjából. Ez a kloroplasztisz belsejében mozgó elektron reakcióba lép egy ADP-molekulával, amely elegendő többletenergiát kapva ATP-molekulává, energiahordozó anyaggá alakul. Az élő sejtben lévő, vizet és szén-dioxidot tartalmazó gerjesztett ATP-molekula hozzájárul a cukor- és oxigénmolekulák képződéséhez, miközben saját maga veszít energiájából, és újra ADP-molekulává alakul.

A fotoszintézis eredményeként a földgömb növényzete évente mintegy kétszázmilliárd tonna szén-dioxidot nyel el, és mintegy száznegyvenötmilliárd tonna szabad oxigént bocsát ki a légkörbe, több mint százmilliárd tonna szén-dioxid keletkezésével. szerves anyag. Ha nem lenne a növények élettevékenysége, a rendkívül aktív oxigénmolekulák különféle kémiai reakciókba lépnének, és a szabad oxigén körülbelül tízezer év alatt eltűnne a légkörből. Sajnos a bolygó zöldborításának az ember általi barbár leépítése valós veszélyt jelent a modern bioszféra pusztulására. A fotoszintézis folyamatában a szerves anyagok felhalmozódásával és az oxigéntermeléssel egyidejűleg a növények a napenergia egy részét elnyelik és a bioszférában tartják. A Földre hulló napenergia körülbelül 1%-át fotoszintézisre használják fel. Talán ez az alacsony érték a légkör és a hidroszféra alacsony szén-dioxid-koncentrációjával függ össze. A szárazföldön és az óceánban élő fotoszintetikus szervezetek évente körülbelül 3 * 1018 kJ napenergiát kötnek meg, ami körülbelül tízszer több, mint az emberiség által felhasznált energia.

A zöld növényekkel ellentétben egyes baktériumcsoportok nem a napenergiából, hanem a kén- és nitrogénvegyületek oxidációs reakciói során felszabaduló energiából szintetizálnak szerves anyagokat. Ezt a folyamatot kemoszintézisnek nevezik. A bioszférában a szerves anyagok felhalmozódásában a fotoszintézishez képest jelentéktelen szerepet játszik. Az ökoszisztémán belül az energia élelmiszer formájában oszlik meg az állatok között. A zöld növények és a kemobaktériumok által szintetizált szerves anyagok (cukrok, fehérjék stb.), amelyek táplálkozásuk során egymás után egyik szervezetből a másikba kerülnek, átadják a bennük lévő energiát. A növényeket a növényevő állatok megeszik, amelyek viszont ragadozók stb. áldozataivá válnak. Ez a következetes és rendezett energiaáramlás a bioszférában lévő élő anyag energiafunkciójának a következménye.

Bolygónk prebiológiai fejlődésének hosszú időszaka, amelyet az élettelen természet fizikai és kémiai tényezői határoztak meg, minőségi ugrással - a szerves élet megjelenésével - ért véget. Az élőlények megjelenésük pillanatától az élettelen természettel szoros kölcsönhatásban léteznek és fejlődnek, bolygónk felszínén az élő természetben zajló folyamatok váltak uralkodóvá. A napenergia hatására egy alapvetően új (bolygó léptékű) rendszer alakul ki - bioszféra. A bioszféra a következőkre oszlik:

♦ élőlények kombinációja;

♦ biogén anyag, amely az élőlények létfontosságú tevékenysége során keletkezik (légköri gázok, szén, mészkő stb.);

♦ élő szervezetek részvétele nélkül képződött inert anyag (alapkőzetek, vulkánokból származó láva, meteoritok);

♦ bioinert anyag, amely az élőlények élettevékenységének és az abiogén folyamatoknak (talajoknak) együttes eredménye.

A bioszféra evolúciója három, egymással szorosan összefüggő tényezőcsoportnak köszönhető: bolygónk kozmikus testté való fejlődése és a mélyében végbemenő kémiai átalakulások, az élő szervezetek biológiai evolúciója, valamint az emberi társadalom fejlődése.

Az élet határait a földi környezet azon tényezői határozzák meg, amelyek megakadályozzák az élő szervezetek létezését. A bioszféra felső határa a Föld felszínétől mintegy 20 km-es magasságban halad el, és az ózonréteg határolja be, amely megfogja a nap ultraibolya sugárzásának rövidhullámú részét, amely életpusztító. A földkéreg hidroszférájában élő szervezetek élnek a Világóceán összes vizében - 10-11 km mélységig. A litoszférában az élet 3,5–7,5 km mélységben fordul elő, ami a föld belsejének hőmérsékletének és a folyékony halmazállapotú víz behatolási szintjének köszönhető.

Légkör. A Föld gáznemű buroka főleg nitrogénből és oxigénből áll. Kis mennyiségben szén-dioxidot (0,003%) és ózont tartalmaz. A légkör állapota nagy hatással van a Föld felszínén és a vízi környezetben zajló fizikai, kémiai és biológiai folyamatokra. Az életfolyamatok számára különösen fontosak: oxigén, az elhalt szerves anyagok légzésére és mineralizációjára használják; szén-dioxid, zöld növények fotoszintézisben használják; ózon, olyan képernyő létrehozása, amely megvédi a föld felszínét az ultraibolya sugárzástól. A légkör erőteljes vulkáni és hegyépítő tevékenység eredményeként jött létre, az oxigén sokkal később jelent meg a fotoszintézis termékeként.

Hidroszféra. A víz a bioszféra fontos alkotóeleme és az élő szervezetek létezésének szükséges feltétele. Nagy jelentőségűek a vízben oldott gázok: az oxigén és a szén-dioxid. Tartalmuk a hőmérséklettől és az élő szervezetek jelenlététől függően nagyon változó. A víz 60-szor több szén-dioxidot tartalmaz, mint a légkör. A hidroszféra a litoszférában zajló geológiai folyamatok kifejlődése kapcsán jött létre, melynek során nagy mennyiségű vízgőz szabadult fel.

Litoszféra. A litoszféra élőlényeinek nagy része a talajrétegben található, amelynek mélysége nem haladja meg a több métert. A talaj a kőzetek pusztulása során keletkező szervetlen anyagokból (homok, agyag, ásványi sók) és szerves anyagokból - az élőlények hulladéktermékeiből áll.

Élő anyag a bioszférában végez fontosak a következők funkciókat:

1. Energiafunkció - a napenergia és az energia elnyelése a kemoszintézis során, további energiaátvitel a táplálékláncon keresztül.

2. Koncentrációs függvény - bizonyos vegyi anyagok szelektív felhalmozódása.

3. Környezetképző funkció - a környezet fizikai-kémiai paramétereinek átalakulása.

4. Szállítási funkció - anyagok szállítása függőleges és vízszintes irányban.

5. Destrukciós funkció - a nem biogén anyagok mineralizációja, az élettelen szervetlen anyagok bomlása.

2. kérdés

Egy élő szervezet létezése lehetetlen a külső és belső környezetből származó információk észlelése és feldolgozása nélkül. Mindkét folyamat az érzékszervi rendszerek működése alapján valósul meg. Az érzékszervek a megfelelő ingereket idegimpulzusokká alakítják át és továbbítják a központi idegrendszerbe. Az agy különböző szintjein ezeket a jeleket szűrik, feldolgozzák és átalakítják. Ez a folyamat tudatos érzetekkel, reprezentációkkal, képek felismerésével stb.

Alapján érzékszervi információ minden belső szerv munkája meg van szervezve. Az érzékszervi információ fontos tényező a viselkedésben, az emberi alkalmazkodásban a létfeltételekhez. Fontos feltétele az aktív emberi tevékenységnek is, valamint az ember, mint személy kialakulásának, fejlődésének feltétele. A szenzoros rendszer három egymással összefüggő részből áll: perifériás, vezetőképes és központi.

Az érzékelőrendszer perifériás részét (analizátort) receptorok alkotják. A receptorok idegvégződések vagy speciális idegsejtek, amelyek reagálnak a külső vagy belső világ változásaira és idegimpulzusokká alakítják azokat. Felépítésük szerint a receptorok lehetnek egyszerűek (általános érzékenységű receptorok - érintés, nyomás, fájdalom, hőmérséklet - több van belőlük a szervezetben) és összetettek (specifikus ingerekre reagálnak, amelyek az emberi test korlátozott területein hatnak ízlelés, szaglás, látás, hallás, egyensúly).

A szenzoros rendszer drótszakaszát idegsejtek alkotják, amelyek a receptoroktól az agykéreg felé továbbítják az információkat.

Az érzékszervi rendszer központi felosztása az agy különböző szubkortikális régióit alkotják, amelyek az agykéreg azon területeinek vannak alárendelve (kérgi régiók), amelyek a receptoroktól kapnak információt.

Az analizátor minden része egységes egészként működik, bármelyik rész tevékenységének megsértése az analizátor funkcióinak megsértéséhez vezet.

Az emberi testben megtalálhatóak a látási, hallási, szaglási, ízlelési, vesztibuláris érzékszervek, valamint a szomatoszenzoros rendszer (amelynek receptorai főként a bőrben helyezkednek el, és érzékelik az érintést, nyomást, meleget, hideget, fájdalmat, rezgést, mozgásokat. az ízületek és az izmok) és a zsigeri olyan szenzoros rendszer, amely a belső szerveken található receptoroktól kap információt (azaz a test belső környezetének változásait).

Minden szenzoros rendszernek van érzékenységi és stimulációs küszöbe. Alkalmazkodni tud egy állandó inger hatásához. Az információ elsődleges elemzését a receptorok szintjén végzi, kiválasztva a jelentős irritációkat. Az idegimpulzusokban igazolt információk utólagos elemzése, amelyet a központi részlegek (szubkortikális zónák és agykéreg) végeznek. Ahogy közeledik a kéreghez, az információ mennyisége meredeken csökken – a hamis vagy jelentéktelen jelek agyhoz való kapcsolódása elkerülhető.

A külső világ normális érzékeléséhez szükséges, hogy az információ minden típusú érzékszervi rendszerbe bejusson. Az egyik szenzoros rendszer változása megváltoztathatja a többi érzékszervi rendszer tevékenységét.

Különféle szenzoros rendszerek a fejlődés különböző időszakaiban kezdenek működni. Általános szabály, hogy a születéskor a perifériás szakasz teljesen kialakult. Születés után megváltozik a huzalszakasz (az élet első hónapjaiban az idegrostok myelinizációja következik be). Később az érzékszervek kérgi szakaszai érnek. Érésük határozza meg az érzékszervek működésének sajátosságait.

Az elemző fogalma

Az észlelő részleg képviseli - a retina receptorai, a látóidegek, a vezetési rendszer és a kéreg megfelelő területei az agy occipitalis lebenyeiben.

Az ember nem a szemével lát, hanem a szemén keresztül, ahonnan az információ a látóidegen, a kiazmuson, a látópályákon keresztül továbbítódik az agykéreg occipitalis lebenyeinek bizonyos területeire, ahol a külső világ képe, amit látunk alakított. Mindezek a szervek alkotják vizuális elemzőnket vagy vizuális rendszerünket.

A két szem jelenléte lehetővé teszi, hogy látásunkat sztereoszkópikussá tegyük (vagyis háromdimenziós képet alkossunk). Mindegyik szem retinájának jobb oldala a látóidegen keresztül továbbítja a kép "jobb oldalát" az agy jobb oldalára, a retina bal oldala ugyanezt teszi. Ezután a kép két része - jobb és bal - az agy összekapcsolódik.

Mivel minden szem "saját" képét érzékeli, ha a jobb és a bal szem közös mozgása zavart okoz, a binokuláris látás is zavart okozhat. Egyszerűen fogalmazva, duplán fog látni, vagy két teljesen különböző képet fog látni egyszerre.

A szem szerkezete

A szemet összetett optikai eszköznek nevezhetjük. Fő feladata a megfelelő kép "továbbítása" a látóidegbe.

A szem fő funkciói:

optikai rendszer, amely képet vetít;

olyan rendszer, amely érzékeli és "kódolja" a kapott információt az agy számára;

· "Szolgáló" életfenntartó rendszer.

A szaruhártya egy átlátszó membrán, amely a szem elülső részét borítja. Nincsenek benne erek, nagy a törőereje. A szem optikai rendszerébe tartozik. A szaruhártya a szem átlátszatlan külső héjával – a sclerával – határos.

A szem elülső kamrája a szaruhártya és az írisz közötti tér. Tele van intraokuláris folyadékkal.

Az írisz kör alakú, benne lyuk (a pupilla). Az írisz izmokból áll, amelyek összehúzódásával és ellazulásával a pupilla mérete megváltozik. Behatol a szem érhártyájába. Az írisz felelős a szemek színéért (ha kék, az azt jelenti, hogy kevés pigmentsejt van benne, ha barna, akkor sok). Ugyanazt a funkciót látja el, mint a fényképezőgép rekesznyílása, szabályozva a fénykibocsátást.

A pupilla egy lyuk az íriszben. Mérete általában a megvilágítás mértékétől függ. Minél több a fény, annál kisebb a pupilla.

A lencse a szem "természetes lencséje". Átlátszó, rugalmas - szinte azonnal "fókuszálva" tudja változtatni az alakját, aminek köszönhetően az ember jól lát közelre és távolra is. A kapszulában található, amelyet a ciliáris öv tartja. A lencse, akárcsak a szaruhártya, a szem optikai rendszerének része.

Az üvegtest egy gélszerű átlátszó anyag, amely a szem hátsó részén található. Az üvegtest fenntartja a szemgolyó alakját, és részt vesz az intraokuláris anyagcserében. A szem optikai rendszerébe tartozik.

A retina - fotoreceptorokból (fényérzékenyek) és idegsejtekből áll. A retinában található receptorsejtek két típusra oszthatók: kúpokra és rudakra. Ezekben a sejtekben, amelyek a rodopszin enzimet termelik, a fény energiája (fotonok) az idegszövet elektromos energiájává alakul, azaz. fotokémiai reakció.

A rudak nagyon érzékenyek a fényre, és lehetővé teszik a gyenge fényviszonyok közötti látást, valamint a perifériás látásért is felelősek. A kúpok éppen ellenkezőleg, több fényt igényelnek munkájukhoz, de ezek lehetővé teszik a finom részletek megtekintését (a központi látásért felelősek), lehetővé teszik a színek megkülönböztetését. A kúpok legnagyobb koncentrációja a foveában (maculában) található, amely a legmagasabb látásélességért felelős. A retina az érhártyával szomszédos, de sok helyen lazán. Itt hajlamos lehámlani a retina különböző betegségeiben.

Sclera - a szemgolyó átlátszatlan külső héja, amely a szemgolyó előtt átlátszó szaruhártyába halad át. A sclerához 6 szemmotoros izom kapcsolódik. Kis számú idegvégződést és véredényt tartalmaz.

Az érhártya - a retina melletti hátsó sclerát vonalazza, amellyel szorosan kapcsolódik. Az érhártya felelős az intraokuláris struktúrák vérellátásáért. A retina betegségeiben nagyon gyakran részt vesz a kóros folyamatban. Az érhártyában nincsenek idegvégződések, ezért ha az érhártya megbetegszik, nem jelentkezik fájdalom, általában valamilyen meghibásodást jelez.

Látóideg - a látóideg segítségével az idegvégződések jelei az agyba kerülnek.

A szem - a látás szerve - összehasonlítható a külvilágra nyíló ablakkal. A látás segítségével kapott összes információ hozzávetőleg 70%-a, például a tárgyak alakjáról, méretéről, színéről, távolságukról stb. A vizuális elemző az ember motoros és munkatevékenységét szabályozza; a látásnak köszönhetően könyvekből, számítógép képernyőjéről tanulmányozhatjuk az emberiség által felhalmozott tapasztalatokat.

A látószerv a szemgolyóból és egy segédkészülékből áll. Segédkészülék a szemöldök, a szemhéjak és a szempillák, a könnymirigy, a könnycsatornák, a szemmotoros izmok, az idegek és az erek

A szemöldök és a szempillák védik a szemet a portól. Ráadásul a szemöldök eltereli a homlokról kifolyó verejtéket. Mindenki tudja, hogy az ember folyamatosan pislog (2-5 szemhéjmozgás 1 perc alatt). De vajon tudják miért? Kiderül, hogy a szem felületét a pislogás pillanatában könnyfolyadék nedvesíti, amely megvédi a kiszáradástól, ugyanakkor megtisztítja a portól. A könnymirigy a könnymirigy termeli a könnyfolyadékot. 99% vizet és 1% sót tartalmaz. Naponta legfeljebb 1 g könnyfolyadék szabadul fel, amely a belső szemzugban összegyűlik, majd bejut a könnycsatornákba, amelyek az orrüregbe vezetik. Ha egy személy sír, a könnyfolyadéknak nincs ideje a tubulusokon keresztül az orrüregbe távozni. Ezután a könnyek átfolynak az alsó szemhéjon, és lecsepegnek az arcon.

A szemgolyó a koponya mélyülésében - a szemgödörben - található. Gömb alakú, és három membránnal borított belső magból áll: külső - rostos, középső - vaszkuláris és belső - háló. A rostos membrán a hátsó átlátszatlan részre - az albuginea vagy sclera - és az elülső átlátszó részre - a szaruhártya - oszlik. A szaruhártya egy domború-konkáv lencse, amelyen keresztül a fény bejut a szembe. Az érhártya a sclera alatt található. Elülső részét írisznek hívják, benne van a szem színét meghatározó pigment. Az írisz közepén van egy kis lyuk - a pupilla, amely reflexszerűen kitágulhat vagy összehúzódhat a simaizmok segítségével, átadva a szükséges mennyiségű fényt a szemébe.

Magát az érhártyát sűrű erek hálózata hatja át, amelyek táplálják a szemgolyót. Belülről a fényt elnyelő pigmentsejtek rétege szomszédos az érhártyával, így a fény nem szóródik és nem tükröződik a szemgolyó belsejében.

Közvetlenül a pupilla mögött van egy bikonvex átlátszó lencse. Reflexszerűen megváltoztathatja a görbületét, tiszta képet biztosítva a retinán - a szem belső héján. A receptorok a retinában helyezkednek el: rudak (szürkületi fényreceptorok, amelyek megkülönböztetik a fényt a sötéttől) és kúpok (kevésbé fényérzékenyek, de megkülönböztetik a színeket). A kúpok többsége a retinán, a pupillával szemben található, a makulában. E folt mellett található a látóideg kilépési pontja, itt nincsenek receptorok, ezért vakfoltnak nevezik.

A szem belsejében átlátszó és színtelen üvegtesttel van tele.

Vizuális ingerek észlelése. A fény a pupillán keresztül jut be a szemgolyóba. A lencse és az üvegtest a fénysugarakat a retinára irányítja és fókuszálja. Hat okulomotoros izom biztosítja, hogy a szemgolyó helyzete olyan legyen, hogy a tárgy képe pontosan a retinára, annak sárga foltjára essen.

A retina receptoraiban a fény idegimpulzusokká alakul, amelyek a látóideg mentén a középagy magjain (a quadrigemina felső gumói) és a diencephalonon (a talamusz vizuális magjai) keresztül jutnak el az agyba - a vizuális felé. az agykéreg zónája, amely az occipitalis régióban található. Egy tárgy színének, alakjának, megvilágításának, részleteinek észlelése, amely a retinában kezdődött, a látókéregben végzett elemzéssel zárul. Itt minden információt összegyűjtünk, dekódolunk és összefoglalunk. Ennek eredményeként kialakul egy elképzelés a témáról.

Látászavarok. Az emberek látása az életkorral változik, mivel a lencse elveszíti rugalmasságát, görbületének megváltoztatásának képességét. Ebben az esetben a közeli tárgyak képe elmosódik - távollátás alakul ki. Egy másik vizuális hiba a rövidlátás, amikor az emberek éppen ellenkezőleg, nem látják jól a távoli tárgyakat; hosszan tartó stressz, nem megfelelő világítás után alakul ki. A rövidlátás gyakran előfordul iskoláskorú gyermekeknél a helytelen munkarend, a rossz munkahelyi világítás miatt. Rövidlátás esetén a tárgy képe a retina elé fókuszál, távollátás esetén pedig a retina mögött, ezért homályosnak érzékeljük. E látási hibák oka a szemgolyó veleszületett elváltozása lehet.

A rövid- és távollátást speciálisan kiválasztott szemüveggel vagy lencsékkel korrigálják.

3. kérdés

A környezethez való alkalmazkodóképesség relatív, csak olyan körülmények között hasznos, amelyek között történelmileg kialakult: a vedlés során a rák tehetetlen, és az úszóbogár megbirkózik vele. A rák kemény kitines borítású, amely főként külső vázként szolgál.
A rák hasán öt pár úszásra használt biramus végtag található.
A hím rákok sokkal nagyobbak, mint a nőstények, és terjedelmesebb karmokkal vannak felszerelve. Ha hirtelen elveszít egy végtagot,
rákban egy új nő - közvetlenül a vedlés után. A fogókat támadásra és védekezésre tervezték.

23-as jegy

1. kérdés

A természeti erőforrások ésszerű felhasználása

A hatalmas természeti erőforráskészletek nagy jelentőséggel bírnak a köztársaság jövője szempontjából. Fejlődésüket azonban, mint tudják, a nehéz természeti viszonyok hátráltatják. A természeti erőforrások fejlesztésének problémája a természetvédelem kérdéseit helyezi előtérbe. A természeti erőforrások fejlesztésében elkövetett hibák a felszín alatti erőforrások és erőforrások indokolatlan felhasználásával, a természeti erőforrások kimeríthetetlenségéről szóló téves vélekedés elterjedésével járnak együtt. Mindez együtt a természetes egyensúly megsértéséhez vezetett. Vegyük például a vízkészleteket. A köztársaság számára kiemelten fontos a természeti erőforrások ésszerű felhasználása, mivel az új vállalkozások és az öntözött termőterületek jelentős vízkészletet igényelnek. A folyók szennyezése, a vízkészletek indokolatlan felhasználása, a folyók hidrológiai állapotának emberi tevékenység következtében bekövetkezett megváltozása a természet más összetevőinek megváltozásához vezetett. Így Dél-Kazahsztán öntözött rizsföldjein a talaj elveszti termékeny rétegét, és erősen sós lesz. A talajváltozások befolyásolták a növénytakaró sokféleségét és eloszlását. Ez az egész régiót ökológiai katasztrófa övezetté változtatta. A szűz és parlagok kialakulása során a talaj szél- és vízeróziónak volt kitéve.

Korábban a talaj termőképessége jóval magasabb volt, de az utóbbi években ez a szám csökkent. A szélerózió hatására a talaj termékeny rétege kerül ki. A szűz területek talajszerkezetének sajátosságait nem veszik figyelembe. A homokos és agyagos területeken 4-5 év használat után a talajok szikesekké válnak, és kikerülnek a mezőgazdasági forgalomból. A termékeny humuszréteg lecsökken. A köztársasági sivatagok és félsivatagok 167 millió hektárt foglalnak el. Az öntözés hatására ezek a területek legelőként használhatók. Az elmúlt években a torkolati öntözés eredményeként itt jó mutatókat értek el. Nagy jövő előtt áll az artézi vizek legelők öntözése.

Természetes erőforrások köztársaságunkban jelentősek. Mindent megadnak, ami a lakossági igények kielégítéséhez és a gazdaság fejlesztéséhez szükséges. De bármilyen nagyszerűek is, ha nem ügyel a megőrzésükre és a megfelelő használatukra, idővel kimerülhetnek. Ezért a természeti erőforrások védelme kiemelten fontos, a Nemzetközi Természet- és Természeti Erőforrások Védelmének Szövetsége döntése alapján minden ország nyilvántartást vezet a ritka és veszélyeztetett állat- és növényfajokról. Hazánkban 1974-ben hozták létre a "Vörös Könyvet". 21 ritka állatfajt és alfajt, valamint 8 ritka madárfajt sorol fel, amelyeket nemcsak meg kell őrizni, hanem minden intézkedést meg kell tenni számuk növelése érdekében. A "Vörös Könyvben" szereplő helyreállított állat- és növényfajok nem tartoznak ide. A természetvédelemnek és a természeti erőforrások ésszerű felhasználásának két iránya van - állami és országos. Az államot a megfelelő jelek határozzák meg kormányrendeletekkel, az országost személyes részvétellel és állami szervezeteken keresztül valósítják meg, ma már lehetetlen racionálisan irányítani ezt vagy azt a gazdaságot anélkül, hogy figyelembe ne vegyük a természetben létező összes összetevő összekapcsolódását, mivel ennek a kapcsolatnak a megsértése gyakran szomorú következményekkel jár . Számos intézkedést dolgoztak ki a természeti erőforrások helyreállítására és gyarapítására. A legnagyobb környezetvédelmi szervezet a Köztársasági Természetvédelmi Társaság, amelynek mintegy 2 millió tagja van, és Kazahsztán minden régiójában megvannak a fiókjai. A természetvédelem egyik fontos intézkedése az állami rezervátumok létrehozása. Védett bennük a természet, kiterjedt kutatómunka folyik a természet tanulmányozása, helyreállítása és gyarapítása érdekében.Kazahsztánban jelenleg hét rezervátum található: Aksu-Dzhabagly, Naur-Zum, Almaty, Barsakelmes, Kurgaldzhinsky, Markakol, Ustyurt. Megkezdődött az első kazahsztáni Nemzeti Természeti Park projektjének fejlesztése. A Bayanaul-hegységben, a köztársaság egyik legszebb helyén található. Vannak csodálatos tavak, fenyvesek, gazdag növény- és állatvilág. A leendő nemzeti park területén több mint 40 állat- és 50 madárfaj él, amelyek közül néhány szerepel a Vörös Könyvben. A park központi része védett terület lesz. A Dzhasybay és Sabyndykul tavak partján turisztikai és rekreációs komplexumok, panziók és úttörőtáborok kapnak helyet. Az Aksu-Dzhabagly rezervátumot 1962-ben alapították. Ez Kazahsztán legrégebbi rezervátuma. Több mint 74 ezer hektáron terül el a Talas Alatau, az Ugam-hegység lejtőin a Chimkent régió Tyulkubas és Sairam körzetében. A rezervátum 4 magassági tájsávot fed le. A legalacsonyabb öv 1500 m magasságig egy sztyepp, egyfajta sztyeppei növényzettel és élővilággal. 1500-2300 m tengerszint feletti magasságban réti-sztyepp és fa-cserjés növényzet öve található. Itt nő a faszerű boróka, mandulabokrok, vadszőlő, vadalmafák és a déli növények egyéb képviselői. Az állatok közül őz, borz, vadforrasztó, idehozott szarvas és mások élnek itt.

2000 és 2300 m felett szubalpin és alpesi rétek találhatók. A kúszó turkesztáni boróka kivételével nincs fás növényzet ezen az övezetben. Hegyi kecskék, hópárducok, mormoták, pikák élnek ott, a madarak közül pedig hókakasok, pintyek, alpesi pokrócok, szakállas keselyűk. A rezervátum területén 238 madárfajt és 42 emlősfajt tartanak nyilván. A legértékesebb védett emlősök: argali, szibériai hegyi kecske (tau-teke), szarvas, xul, húsevők - hópárduc, foltos macska, borz.

A legfelső öv alpesi, hócsúcsokkal és gleccserekkel. Innen viharos hegyi folyók indulnak habos vízesésekkel, zuhatagokkal a völgybe.

1934-ben szervezték meg. A Kustanai régió Semiozerny kerületében, az alföldön található. Területe 83 ezer hektárt foglal el. A rezervátum őrzi és tanulmányozza a sok tóval rendelkező szűztollfüves sztyeppét, melynek partján fenyvesek is fennmaradtak. Ide tartozik a Naurzum-Karagay szigeti fenyves is. Ez a ritka szolonchak fenyő legdélibb elterjedési területe. A rezervátumban van egyfajta nyír, amely zöld talajon nő. Van egy növekvő almafa "mamus bakata", amely vadon csak a Távol-Keleten található.

2. kérdés

A magasabb rendű növények a növényvilág evolúciós fejlődésének új szakaszát jelentik.A magasabb rendű növényeknél az alacsonyabbakkal ellentétben a szervezet vegetatív szervekre oszlik: gyökérre, levelekre és szárra A vegetatív szervek felépítése a fajtán alapul. szövetekből.

Általában minden magasabb rendű növény szárazföldi lakó, de vannak köztük víztestek lakói is. A táplálkozás szempontjából a legtöbb magasabb rendű növény autotróf.

A magasabb rendű növények fejlődését két, egymással váltakozó fázis jellemzi: gametofita és sporofita. gametofita- az ivaros nemzedék, amelyen többsejtű nemi szervek képződnek - antheridia "és antheridia archegónia - ovális vagy gömb alakú testek, amelyek külső falát egy vagy több sor steril sejt borítja. Az antheridiumban spermagén sejtek fejlődnek, ahonnan aztán hím ivarsejtek keletkeznek - mozgékony spermiumok -tozoonok Az érés során az antheridiumok felszakadnak, majd kijönnek a spermiumok és aktívan mozognak a vízben és felúsznak az archegoniumig. ősrégió - lombik alakú testek, amelyek az alsó kitágult részből - a hasból és a felső szűkült - nyakból állnak Az archegoniumot kívülről steril sejt veszi körül, amely védi a kiszáradástól Az archegonium hasában egy mozdulatlan női ivarsejt - a petesejtek.a csúcs megnyílik A nyálkán keresztül a spermiumok az archegonium hasába jutnak, ahol egyesülnek a petesejttel, és megtermékenyítés történik.

A magasabb rendű növények evolúciója során az antheridia és az archegonium fokozatos egyszerűsödése (redukciója) ment végbe, így például a zárvatermőkben (virágzásban) az archegoniumból csak a tojássejt maradt meg, amely az embriózsákban (nőstény gametofiton) fejlődik.

sporofita- ivartalan nemzedék, amelyen az ivartalan szaporodás szervei képződnek - sporogonia, amelyben redukciós osztódással haploid spórák képződnek A magasabb rendű növények spórái morfológiailag azonos vagy különböző kis spórákká alakulhatnak, amelyeket mikrospóráknak neveznek, a nagy spórákat pedig megaspóráknak nevezik - nőstény haploid gametofita Az aploid állapotból a diploid állapotba való átmenet a megtermékenyítés és a diploid zigóta kialakulása során következik be, amelyből a sporofiterofita fejlődik ki.

A magasabb rendű növények evolúcióját – a mohafélék kivételével – a sporofita túlsúlyának és javulásának tendenciája jellemzi, a gametofiták egyidejű csökkenésével.

magasabb rendű növények osztva:

magasabb spórás növények(50. ábra):

o Bryophytes vagy Moss (25 ezer faj; Ukrajnában - körülbelül 800 faj);

o Department Lycopsidae vagy Lycopsidae (400 faj);

o Zsurló vagy Zsurló osztály (32 faj);

o Osztálypáfrányok, vagy Páfrányok (10 ezer faj) Magasabb magvú növények:

o Virágzási osztály vagy Virágos (250 ezer faj)

A magasabb spórás növények jellemzői. Az erdőben sétálva kétségtelenül nagy páfránylevelek bazális rozettáit és gyengéd zöld mohaszárakat figyelhetett meg a nedves talaj felszínén. A veteményeskertekben a többi gyomnövény mellett a zsurló gyakran a kis fenyőkhöz hasonlóan nő. Víztározók közelében vagy mocsarakban, a pázsitfüvek között találhatunk kúszó mohák apró levelekkel borított szárait.

Ha alulról nézzük a páfrány leveleit, kis barna gumókat láthatunk. Ivartalan szaporodási szerveket tartalmaznak - sporangiumokat (a görög spóra és angeion szóból - tartály). Itt alakulnak ki és érnek a spórák. A moháknál a spórák egy száron lévő dobozban képződnek, a zsurlóban és a klubmohákban a sporangiumok speciális spóratermő hajtások módosított levelein helyezkednek el, amelyek tüskékre emlékeztetnek. Ezeknek a növényeknek a spórákkal való szaporodási képessége határozta meg nevüket - "magasabb spórás növények" (ne feledje, hogy az algák spórákkal is szaporodhatnak). A magasabb spórás növények közé tartoznak a mohaszerű, lycopsoid, zsurló és páfrányszerű osztályok képviselői.

A szaporodás és terjesztés jellemzői. A magasabb spórás növények, valamint egyes algacsoportok életciklusában a különböző generációk ivartalanul és ivarosan szaporodó képviselői váltakoznak. Az életciklus két vagy több azonos generáció azonos fejlődési fázisai közötti időszak. Az életciklus biztosítja egy bizonyos típusú szervezet létezésének folytonosságát.

Az ivartalan generáció egyedei spórákat képeznek. A spórákból pedig az ivaros nemzedék egyedei fejlődnek, amelyek a női és a férfi nemi szerveket alkotják. Női és hím ivarsejteket - tojásokat és spermát - fejlesztenek. A magasabb spórájú növényekben a megtermékenyítés során a mozgékony spermiumok behatolnak a mozdulatlan petékbe. Ebben az esetben a spermiumok a külső környezetbe kerülnek. Víz felhasználásával mozognak, és behatolnak a női nemi szervbe, ahol a tojás található. A megtermékenyített petesejtből embrió fejlődik. Kicsírázik és spórákkal szaporodó ivartalan nemzedék egyedévé válik. Tekintse meg a 37. és 41. ábrát. Amint látja, a szexuális és aszexuális generációk egyedei jelentősen eltérnek egymástól.

Így a magasabb spórás növényeknek nevezett mohák, páfrányok, zsurlómohák, zsurlómohák spórák segítségével telepednek meg, és életciklusukban az ivaros és ivaros generációk váltakozása jellemzi őket.

A magasabb spórás növények különböző éghajlati viszonyok között gyakoriak, de legtöbbjük nedves területeken nő, mivel vízre van szükségük az ivaros szaporodáshoz. Ezeknek a növényeknek néhány faja azonban még a sivatagokban is megtalálható.

A magasabb rendű növények albirodalma egyesíti a többsejtű növényi organizmusokat, amelyek teste szervekre oszlik - gyökér, szár, levelek. Sejtjeik szövetekké differenciálódnak, specializálódnak és bizonyos funkciókat látnak el.

A szaporodási mód szerint a magasabb rendű növényeket spórákra és magokra osztják. A spóranövények közé tartoznak a mohák, a klubmohák, a zsurlófélék, a páfrányok.

A mohák a magasabb rendű növények egyik legősibb csoportja. Ennek a csoportnak a képviselői a legegyszerűbb elrendezésűek, testüket szárra és levelekre boncolják. Nincsenek gyökereik, és a legegyszerűbb májmohák még csak nem is oszlanak szárra és levelekre, a test úgy néz ki, mint egy tallus. A mohák az aljzathoz tapadnak, és a rizoidok - a sejt külső rétegének kinövései - segítségével felszívják a vizet a benne oldott ásványi anyagokkal. Főleg kis méretű évelő növényekről van szó: néhány millimétertől több tíz centiméterig (74. ábra).

Rizs. 74. Mohák: 1 - marchantia; 2 - kakukk len;
3 - sphagnum

Minden mohát az ivaros (gametofita) és az ivartalan (sporofita) generációk váltakozása jellemez, a haploid gametofiton túlsúlyban van a diploid sporofita felett. Ez a tulajdonság élesen megkülönbözteti őket más magasabb rendű növényektől.
A leveles növényen vagy talluszon a nemi szervekben nemi sejtek fejlődnek: spermiumok és peték.
A megtermékenyítés csak víz jelenlétében történik (eső után vagy árvíz idején), amely mentén a spermiumok mozognak. A kialakult zigótából egy sporofita fejlődik ki - egy sporogon, a lábán dobozzal, amelyben spórák képződnek. Érlelés után a doboz kinyílik, és a spórákat a szél szétszórja. Nedves talajba kerülve a spórák kicsíráznak, és új növényt hoznak létre.
A mohák meglehetősen gyakori növények. Jelenleg körülbelül 30 ezer faj van. Szerények, ellenállnak a súlyos fagyoknak és a hosszan tartó hőnek, de csak nedves, árnyékos helyeken nőnek.
A májmohák teste ritkán ágazik el, és általában levél alakú tallus képviseli, amelynek hátuljáról rizoidok nyúlnak ki. Kövekre, kövekre, fatörzsekre telepednek.
A tűlevelű erdőkben és mocsarakban moha - kakukklen található. Keskeny levelekkel beültetett szárai nagyon sűrűn nőnek, összefüggő zöld szőnyegeket képezve a talajon. A kakukklen rizoidokkal kötődik a talajhoz.
A kukuskinlen kétlaki növény, azaz egyes egyedek hím, míg mások női nemi sejteket fejlesztenek.
A nőivarú növényeken a megtermékenyítés után spórás dobozok képződnek.

A fehér vagy sphagnum mohák nagyon elterjedtek.
Azáltal, hogy nagy mennyiségű vizet halmoznak fel szervezetükben, hozzájárulnak a talaj vizesedéséhez. Ennek az az oka, hogy a sphagnum leveleiben és szárában, valamint a kloroplasztokat tartalmazó zöld sejtekben elhalt, színtelen, pórusos sejtjei vannak.
Ők azok, akik tömegük húszszorosát szívják fel a vizet. A rizoidok hiányoznak a sphagnumban. A szár alsó részei kötik a talajhoz, amelyek fokozatosan elhalnak, sfagnum tőzeggé alakulnak. Az oxigén hozzáférése a tőzeg vastagságához korlátozott, ráadásul a sphagnum speciális anyagokat választ ki, amelyek megakadályozzák a baktériumok növekedését. Ezért a tőzeglápba esett különféle tárgyak, elhullott állatok, növények gyakran nem rothadnak, de jól megőrződnek a tőzegben.
A mohákkal ellentétben a megmaradt spóráknak jól fejlett gyökérrendszerük, száruk és levelei vannak. Több mint 400 millió évvel ezelőtt domináltak a Föld fás szárú élőlényei között, és sűrű erdőket alkottak. Jelenleg ezek a főként lágyszárú növények nem sok csoportja. Az életciklusban az uralkodó nemzedék a diploid sporofita, amelyen spórák képződnek. A spórákat a szél szétszórja, és kedvező körülmények között kicsíráznak, kis növekedést - gametofitot - képezve. Ez egy 2 mm-től 1 cm-ig terjedő zöld lemez, melynek növekedésén hím és női ivarsejtek képződnek - spermiumok és tojás. A megtermékenyítés után a zigótából egy új kifejlett növény, a sporofita fejlődik ki.
A klubok nagyon ősi növények. A tudósok úgy vélik, hogy körülbelül 350-400 millió évvel ezelőtt jelentek meg, és sűrű, akár 30 méter magas fákból álló erdőket alkottak, amelyekből jelenleg nagyon kevés maradt, és ezek évelő lágyszárúak. A mi szélességi köreinken a bot alakú klubmoha a legismertebb (75. kép). Megtalálható tűlevelű és vegyes erdőkben. A talajon kúszó klubmoha szára járulékos gyökerekkel tapad a talajhoz.
A szárat sűrűn takarják a kis, csőr alakú levelek. A klubmohák vegetatívan szaporodnak - a hajtások és a rizómák területén.

Rizs. 75. Páfrányok: 1 - zsurló; 2 - klubmoha;
3 - páfrány

A sporangiumok a felálló hajtásokon fejlődnek ki, amelyeket tüskés formában gyűjtenek. Az érett kis spórákat a szél hordozza, és biztosítja a növény szaporodását és terjedését.
A zsurló apró évelő lágyszárú növények. Jól fejlett rizómájuk van, amelyből számos járulékos gyökér indul ki.
A csuklós szárak a klubmohák száraitól eltérően függőlegesen felfelé nőnek, a fő szártól az oldalhajtások eltávoznak.
A száron nagyon apró pikkelyes levelek örvényei vannak. Tavasszal a telelő rizómákon spórás tüskékkel ellátott barna tavaszi hajtások nőnek, amelyek a spórák érése után elpusztulnak. A nyári hajtások zöldek, elágazóak, fotoszintetizálnak és rizómában raktározzák a tápanyagokat, amelyek áttelelnek és tavasszal új hajtásokat képeznek (lásd 74. ábra).
A zsurló szárai és levelei kemények, szilícium-dioxiddal telítettek, ezért az állatok nem eszik meg. A zsurló elsősorban szántóföldeken, réteken, mocsarakban, vízpartok mentén, ritkábban fenyvesekben nő. Gyógynövényként használják a zsurlót, a szántóföldi kultúrákban nehezen irtható gyomnövényt. A szilícium-dioxid jelenléte miatt a különféle zsurlófajták szárát polírozóanyagként használják. A mocsári zsurló mérgező az állatokra.
A páfrányok, akárcsak a zsurló és a mohák, virágzó növénycsoport volt a karbon-korszakban. Jelenleg körülbelül 10 ezer faj létezik, amelyek többsége a trópusi esőerdőkben gyakori. A modern páfrányok mérete néhány centimétertől (fű) több tíz méterig (nedves trópusi fák) terjed. A mi szélességi köreinken a páfrányok rövid szárú, tollas levelű lágyszárú növények.
A föld alatt van egy rizóma - egy földalatti hajtás. Felszín feletti bimbóiból hosszú, összetett szárnyas levelek - levelek fejlődnek.
Apikális növekedésűek. Számos járulékos gyökér távozik a rizómából.
A trópusi páfrányok levelei elérik a 10 métert.
Környékünkön a legelterjedtebb páfrányok a páfrányok, a hímpajzs stb.. Tavasszal, amint a talaj felolvad, a rizómából egy megrövidült szár nő ki szép levelek rozettájával. Nyáron barna gumók jelennek meg a levelek alsó oldalán - sori, amelyek sporangiumcsoportok. Vitát keltenek.
A hím páfrány fiatal leveleit az emberek táplálékként, gyógynövényként használják. A korpás leveleket csokrok díszítésére használják. A trópusi országokban egyes páfrányfajtákat rizsföldeken tenyésztenek, hogy a talajt nitrogénnel dúsítsák. Némelyikük dísznövény, üvegházi és szobanövény lett, például nephrolepis.

3. kérdés Válasz az 5. jegyben 3. kérdés

24-es jegy

1. kérdés

2. kérdés

A madarak erősen szervezett gerincesek, testüket tollak borítják, elülső végtagjaik pedig szárnyakká változnak. A levegőben való mozgás képessége, a melegvérűség és a szerkezet és az élet egyéb jellemzői lehetőséget adtak számukra, hogy széles körben letelepedjenek a Földön. A trópusi erdőkben élő madárfajok különösen változatosak. Összesen körülbelül 9000 faj van.

Ez a magasabb rendű gerincesek egy rendkívül specializált és széles körben elterjedt osztálya, amely a hüllők progresszív ága, amely alkalmazkodott a repüléshez.

A madarak és a hüllők hasonlóságát a közös jelek bizonyítják:

1) vékony, mirigy nélküli bőr;

2) a szarvképződmények erős fejlődése a testen;

3) a kloáka és mások jelenléte.

Azok a progresszív jellemzők, amelyek megkülönböztetik őket a hüllőktől:

a) a központi idegrendszer magasabb fejlettségi szintje, amely meghatározza a madarak alkalmazkodó viselkedését;

b) magas (41-42 fok) és állandó testhőmérséklet, amelyet komplex hőszabályozási rendszer tart fenn;

c) tökéletes szaporítószervek (fészkelés, tojások keltetése és fiókák etetése).

A napenergiát kémiai kötések energiájává alakító képességének köszönhetően a növények és más szervezetek számos alapvető biológiai funkciót látnak el bolygószinten.

gáz funkció. Az élőlények folyamatosan oxigént és szén-dioxidot cserélnek a környezettel a fotoszintézis és a légzés folyamataiban. A növények döntő szerepet játszottak a modern légkör összetételének kialakításában. Szigorúan ellenőrzik az oxigén és a szén-dioxid koncentrációját, ami a modern bióta számára optimális.

koncentrációs funkció. Az evolúció során az élőlények megtanulták híg vizes oldatból és a természetes környezet egyéb összetevőiből kinyerni a számukra szükséges anyagokat, megsokszorozva a szervezetükben lévő koncentrációjukat.

Így az élő szervezetek nagy mennyiségű levegőt és természetes oldatokat juttatva át testükön biogén vándorlást és kémiai elemek és vegyületeik koncentrációját hajtják végre.

redox funkció. A természetben számos anyag rendkívül stabil, és normál körülmények között nem oxidálódik. Az élő sejtek olyan hatékony katalizátorral – enzimekkel – rendelkeznek, hogy sok redoxreakciót milliószor gyorsabban képesek végrehajtani, mint az abiotikus környezetben. Ennek köszönhetően az élő szervezetek jelentősen felgyorsítják a kémiai elemek migrációs folyamatait a bioszférában.

Információs funkció. Az első élőlények megjelenésével a bolygón megjelentek az aktív ("élő") információk, amelyek különböznek a "halott" információktól, amelyek a szerkezet egyszerű tükröződése. Az élőlények úgy tudtak információt fogadni, hogy összekapcsolták az energiaáramlást egy aktív molekulaszerkezettel, amely programszerepet játszik. A molekuláris információk észlelésének, tárolásának és továbbításának képessége előrehaladott fejlődésen ment keresztül a természetben, és a legfontosabb ökológiai rendszeralkotó tényezővé vált.

Az élőanyag felsorolt ​​funkciói a bioszféra erőteljes környezetformáló funkcióját alkotják. Az élő szervezetek tevékenysége meghatározta a légkör modern összetételét. A növénytakaró jelentősen meghatározza a vízháztartást, a nedvességeloszlást, a nagy terek klimatikus adottságait. Az élő szervezetek vezető szerepet játszanak a levegő és a víz környezetének öntisztulásában. A növényeknek, állatoknak és mikroorganizmusoknak köszönhetően a talaj jön létre és termőképessége megmarad. Így a bioszféra élővilága alakítja és szabályozza a környezet állapotát.

Világosan meg kell értenünk, hogy a minket körülvevő környezet nem egy rögzített és tartós fizikai helyzet, amely egyszer felmerült, hanem a természet élő lehelete, minden pillanat, amelyet sok élőlény munkája teremt.

3. Az anyagok biogeokémiai körforgása a bioszférában

Az anyagok keringése az anyagok ismétlődő részvételének természetes folyamata a bolygó bioszférájában előforduló jelenségekben. A körforgásban részt vevő anyag nemcsak mozog, hanem átalakul, és gyakran megváltoztatja fizikai és kémiai állapotát. Az élő szervezetek különösen aktív szerepet játszanak a keringés és az átalakulás felgyorsításában.

A Földön a napenergia kétféle anyagciklust idéz elő:

nagy (biogeokémiai) - a bioszférán belül;

kicsi (biotikus) - elemi ökológiai rendszereken belül.

Az anyagok nagy körforgása egy non-stop planetáris folyamat, amelynek során az anyag, az energia és az információ rendszeres ciklikus, időben és térben egyenetlen újraeloszlása ​​történik, amelyek ismételten szerepelnek a bioszféra folyamatosan frissülő ökológiai rendszereiben.

A kis anyagciklus a nagy alapján alakul ki, és az anyagok körkörös áramlásából áll a talaj, a növények, a mikroorganizmusok és az állatok között.

Mindkét ciklus összekapcsolódik, és egyetlen folyamatot képvisel, amely biztosítja az élő anyag szaporodását, és aktívan befolyásolja a bioszféra megjelenését.

Bolygónkon mindig is folyt az anyagok geokémiai körforgása, de az élet megjelenésével a Földön a geokémiai kapcsolatok biogeokémiaivá váltak – összetettebbé és változatosabbá váltak. Ezért beszélnek az anyagok biogeokémiai körforgásáról vagy biogeokémiai körforgásról.

A biogeokémiai ciklusoknak három fő típusa van: a víz körforgása;

az elemek cirkulációja főleg gázfázisban (oxigén, szén, nitrogén stb.);

az elemek körforgása főleg a szilárd és folyékony fázisban (foszfor stb.).

A szén körforgása a szárazföldön a szén-dioxidnak a növények fotoszintézis útján történő megkötésével kezdődik.

A CO2-ból és H3O-ból szénhidrátok képződnek és oxigén szabadul fel.A növényekben megkötött szenet bizonyos mértékig az állatok fogyasztják. Az elöregedett állatokat, növényeket a mikroorganizmusok lebontják, melynek eredményeként az elhalt szerves anyagok szene szén-dioxiddá oxidálódik, és újra a légkörbe kerül. Ezenkívül a szén a körforgás minden szakaszában részben felszabadul a CO2 részeként a növények és állatok légzése során. Hasonló szénciklus megy végbe az óceánban is.

Nitrogénciklus (1. ábra). A légkörben igen nagy mennyiségben előforduló nitrogént a növények csak hidrogénnel vagy oxigénnel kombinálva veszik fel. Ez általában a légkörben fellépő különféle fizikai jelenségek (légköri rögzítés) és termelés (ipari rögzítés), valamint nitrogénmegkötő baktériumok vagy algák (biofixáció) hatására következik be. A nitrogénvegyületeket a növények használják fel, és rajtuk keresztül a táplálékláncon keresztül eljutnak az állatokhoz. A növényi és állati hulladékok, az elhalt organizmusok lebomlanak, denitrifikáló baktériumok segítségével a nitrogén visszanyeri és visszakerül a légkörbe.

Rizs. 1 - A nitrogén körforgása

Jelenleg a mezőgazdaság és az ipar csaknem 60%-kal több rögzített nitrogént biztosít, mint a természetes szárazföldi ökoszisztémák, ami nitrátok felhalmozódásához vezet a talajban és tovább a táplálékláncban.

Az anyagok biogeokémiai körforgásai és a hozzájuk kapcsolódó energia átalakulások a bioszféra dinamikus egyensúlyának és stabilitásának alapja. A normál, zavartalan biogeokémiai ciklusok szinte körkörösek, szinte zártak. Ez fenntartja a bioszférában lévő összetevők összetételének, mennyiségének és koncentrációjának bizonyos állandóságát és egyensúlyát, például a légköri levegő összetételét, az óceánok vizében lévő sók koncentrációját stb. Az ilyen állandóság viszont meghatározza az élő szervezetek genetikai és fiziológiai alkalmasságát a földi létezésre,

A bioszféra élővilágának köszönhetően a bolygón a kémiai átalakulások túlnyomó része végbemegy. Ezért V.I. Vernadsky az élő anyag hatalmas átalakító geológiai szerepéről. A szerves evolúció során az élő szervezetek áthaladtak önmagukon, szerveiken, szöveteiken, sejtjeiken, vérükön, az egész légkörön, a világóceán teljes térfogatán, a talajtömeg nagy részén, ásványi anyagok hatalmas tömegén keresztül. magukat, szerveiken, szöveteiken, sejtjeiken, vérükön keresztül ezerszer (különböző ciklusokhoz 10 3 és 10 5 között). És nemcsak hiányolták, hanem a földi környezetet is szükségleteiknek megfelelően módosították.

A napenergiát kémiai kötések energiájává alakító képességének köszönhetően a növények és más szervezetek számos alapvető biogeokémiai funkciót látnak el bolygószinten.

gáz funkció. Az élőlények folyamatosan oxigént és szén-dioxidot cserélnek a környezettel a fotoszintézis és a légzés folyamataiban. A redukáló környezetből oxidáló környezetbe való átalakulásban a növények döntő szerepet játszottak a bolygó geokémiai evolúciójában és a modern légkör gázösszetételének kialakulásában. A növények szigorúan ellenőrzik az O 2 és a CO 2 koncentrációját, amely az összes modern élő szervezet összessége számára optimális.

koncentrációs funkció. Az élő szervezetek nagy mennyiségű levegőt és természetes oldatokat juttatva át testükön biogén vándorlást (a vegyi anyagok mozgását), valamint a kémiai elemek és vegyületeik koncentrációját hajtják végre. Ez vonatkozik a szerves anyagok bioszintézisére, a korallszigetek kialakulására, kagylók és vázak építésére, üledékes mészkőrétegek, lerakódások, egyes fémércek megjelenésére, egyes vas-mangán csomók felhalmozódására, az óceán fenekén stb. A biológiai evolúció korai szakaszai a vízi környezetben zajlottak. Az élőlények megtanulták híg vizes oldatból kivonni azokat az anyagokat, amelyekre szükségük van, így a szervezetükben a koncentrációjukat többszörösére növelik.

redox funkció Az élőanyagok biogén vándorlásával és az anyagok koncentrációjával szorosan összefügg. A természetben sok anyag stabil, és normál körülmények között nem oxidálódik, például a molekuláris nitrogén az egyik legfontosabb biogén elem. Az élő sejtek azonban olyan erős katalizátorokkal – enzimekkel – rendelkeznek, hogy sok redoxreakciót milliószor gyorsabban képesek végrehajtani, mint az abiotikus környezetben.

Információs funkció a bioszféra élő anyaga. Az első primitív élőlények megjelenésével az aktív („élő”) információ jelent meg a bolygón, amely különbözik a „halott” információktól, amelyek a szerkezet egyszerű tükröződése. Kiderült, hogy az élőlények képesek információt fogadni, ha összekapcsolják az energiaáramlást egy aktív molekulaszerkezettel, amely programszerepet játszik. A molekuláris információk észlelésének, tárolásának és feldolgozásának képessége a természetben előrehaladott fejlődésen ment keresztül, és a legfontosabb ökológiai rendszeralkotó tényezővé vált. A biota genetikai információinak teljes állományát 10 15 bitre becsülik. A molekuláris információáramlás teljes ereje, amely a globális bióta összes sejtjében az anyagcseréhez és az energiához kapcsolódik. Eléri a 10 36 bit/s-ot (Gorshkov et al., 1996).

A biológiai ciklus összetevői. A biológiai körfolyamat a bioszféra összes összetevője között zajlik (azaz talaj, levegő, víz, állatok, mikroorganizmusok stb. között). Az élő szervezetek kötelező részvételével fordul elő.

A bioszférát elérő napsugárzás évente körülbelül 2,5 * 10 24 J energiát hordoz. Ennek mindössze 0,3%-a alakul át közvetlenül a fotoszintézis során szerves anyagok kémiai kötéseinek energiájává, azaz. részt vesz a biológiai körforgásban. És kiderül, hogy a Földre eső napenergia 0,1-0,2%-át tartalmazza a nettó elsődleges termelés. Ennek az energiának a további sorsa a táplálék szervesanyagainak trofikus láncok kaszkádjain keresztül történő átviteléhez kapcsolódik.

Biológiai ciklus feltételesen kapcsolódó összetevőkre osztható: az anyag keringése és az energia körforgása.

A bioszféra modern tudománya a bioszféra funkcióit öt kategóriába sorolja:

• 1) energia (szabadenergia felhalmozása - a napenergia megkötése és tárolása);
• 2) koncentráció (kémiai elemek felhalmozódása az élő szervezetek testében a bioszféra léptékében (légkör kialakulása, szerves és szervetlen anyagok lerakódása);
• 3) transzport (az atomok biogén vándorlásának törvénye, biogeokémiai ciklusok);
• 4) pusztító (a szerves anyagok lebomlása és a ciklusok lezárása, mállás, a földkéreg pusztulása, talajképződés);
• 5) környezetformáló.

Ezt az öt kategóriát egyesíti az a tény, hogy mindegyik összefügg, és egy globális biotikus ciklust alkot. Az anyagoknak a talaj, a légkör, a hidroszféra és az élő szervezetek közötti keringéséből áll. A biotikus körforgásnak köszönhetően az élet hosszú távú létezése és fejlődése lehetséges korlátozott mennyiségű kémiai elem mellett. A zöld növények szervetlen anyagok felhasználásával a Nap energiájának rovására szerves anyagokat hoznak létre, amelyeket más élőlények - heterotrófok - elpusztítanak, így a pusztulás termékeit a növények új szerves szintézisekhez használhatják fel.

Energia funkció. A bioszféra létezéséhez és fejlődéséhez energiára van szüksége, amelyből nincs saját forrása. Csak külső forrásból tud energiát fogyasztani. A bioszféra ilyen fő forrása a Nap. Más szállítók (a Föld belső hője, árapály-energia, kozmikus sugárzás) energiahozzájárulása a bioszféra működéséhez a Naphoz képest elenyésző (a bioszférába jutó összes energia kb. 0,5%-a).

A napfény a bioszféra számára elektromágneses természetű, szétszórt sugárzó energia. Ennek a bioszférába jutó energiának csaknem 99%-át a légkör, a hidroszféra és a litoszféra nyeli el, és részt vesz az általa kiváltott fizikai és kémiai folyamatokban (levegő és víz mozgása, időjárás, stb.), és csak kb. 1%-a halmozódik fel felszívódásának elsődleges láncszeme, és koncentrált formában jut el a fogyasztókhoz. A napsugárzási energia elnyelésének elsődleges láncszeme a növények, amelyek azt kémiai kötések koncentrált energiájává, vagyis élelmiszerenergiává alakítják. Az élő anyag energiafelhalmozódási és -átviteli folyamata nélkül lehetetlen lenne az élet kialakulása a Földön és a modern bioszféra kialakulása.

Az élet fejlődésének minden további szakaszát a napenergia egyre intenzívebb elnyelése kísérte a bioszférában. Ezzel párhuzamosan a változó természeti környezetben az élőlények élettevékenységének energiaintenzitása megnőtt, az energiafelhalmozást és -átadást mindig az élő anyag végezte.

Az élet a növekedés, önszaporodás és összetett kémiai vegyületek szintézisének folyamatos sorozatává redukálódik. Az ezeket a folyamatokat kísérő energiaátadás nélkül sem maga az élet létezése, sem a szervezetfeletti rendszerek kialakulása nem lenne lehetséges a szervezet minden szintjén. Ha a napenergia a bolygón csak szétszóródna, akkor lehetetlen lenne az élet a Földön. A bioszféra létezéséhez kívülről kell energiát fogadnia és felhalmoznia. Ezt a munkát pedig az organizmusok végzik. Az élőlények által tárolt és a bioszférában el nem fogyasztott energia egy része halálukkal tőzeg, szén, olajpala és egyéb, a hőenergiában használt ásványi anyagok formájában "raktározódik".

A modern bioszféra hosszú evolúció eredményeként jött létre kozmikus, geofizikai és geokémiai tényezők kombinációjának hatására. A Nap volt a kezdeti forrása minden folyamatnak, amely a Földön zajlott, de a fotoszintézis játszotta a főszerepet a bioszféra kialakulásában és későbbi fejlődésében. A bioszféra keletkezésének biológiai alapja olyan élőlények megjelenésével függ össze, amelyek képesek külső energiaforrást, jelen esetben a Nap energiáját felhasználni, hogy a legegyszerűbb vegyületekből az élethez szükséges szerves anyagokat képezzenek.

A környezetformáló funkció Vernadszkij szerint egy szerves egység, egy bolygórendszer, amelynek minden eleme összekapcsolódik és kölcsönhatásban van. Ebben a rendszerben az élő anyag központi szerepet játszik, hiszen a bioszféra minden szerkezeti része genetikailag kapcsolódik hozzá, és abból alakul ki az élő szervezetek múltbeli vagy jelenlegi tevékenysége következtében. Az élőanyagot körülvevő fizikai és kémiai környezet működése következtében olyan mértékben megváltozik, hogy a biotikus és abiotikus folyamatok elválaszthatatlanokká váltak. Kölcsönös hatásuk eredményeként az élő szervezetek átalakítják élőhelyüket, vagy olyan állapotban tartják azt, amely kielégíti létfeltételeiket. A környezetformáló funkciókat ellátó élő szervezetek irányítják a környezet állapotát.

Az élő anyag környezetformáló szerepe a bioszférában V.I. Vernadsky, kémiai megnyilvánulása és a megfelelő biogeokémiai funkciókban fejeződik ki, amelyek az élő szervezetek részvételét jelzik a bioszféra anyagösszetételének megváltoztatásának kémiai folyamataiban. Az élő anyag a következő biogeokémiai funkciókat látja el: gáz, koncentráció, redox, biokémiai és biogeokémiai funkciók, amelyek az emberi tevékenységhez kapcsolódnak (Vernadsky, 1965).

A gázfunkciók az élő szervezetek részvételéből állnak a gázok vándorlásában és átalakulásában. Attól függően, hogy melyik gázokról beszélünk, több gázfunkciót különböztetünk meg.

• 1. Oxigén-szén-dioxid - a szabad oxigén nagy részének létrehozása a bolygón. Ennek a funkciónak a hordozója minden zöld szervezet. Az oxigén felszabadulása csak napfényben történik, éjszaka ezt a fotokémiai folyamatot a zöld növények szén-dioxid-kibocsátása váltja fel.
• 2. Oxigéntől független szén-dioxid - biogén szénsav képződése az állatok, gombák és baktériumok légzése következtében. A függvény értéke nő a földalatti troposzféra oxigénnel nem rendelkező területén.
• 3. Ózon és hidrogén-peroxid - az ózon (és esetleg a hidrogén-peroxid) képződése. Az ózonná alakuló biogén oxigén megvédi az életet a napsugárzás pusztító hatásaitól. Ennek a funkciónak a végrehajtása ózonvédő ernyő kialakulását okozta.
• 4. Nitrogén - a szabad nitrogén nagy részének létrehozása a troposzférában a nitrogéntermelő baktériumok által a szerves anyagok bomlása során történő felszabadulása miatt. A reakció szárazföldi és óceáni körülmények között is végbemegy.
• 5. Szénhidrogén - számos biogén gáz átalakulásának megvalósítása, amelyek szerepe a bioszférában óriási. Ide tartozik például a földgáz, az illóolajokban található terpének, a terpentin és a virágok aromáját, tűlevelűek illatát okozó terpének.

A Föld geológiai fejlődése során az élő anyagok gáznemű biogeokémiai funkcióinak ellátása révén a légkör korszerű kémiai összetétele, egyedülállóan magas oxigén- és alacsony szén-dioxid-tartalmú, valamint mérsékelt hőmérsékleti viszonyok alakultak ki.

A koncentrációs funkciók az élő szervezetek által a külső környezetből származó kémiai elemek - hidrogén, szén, nitrogén, oxigén, kalcium, magnézium, nátrium, kálium, foszfor és sok más, köztük a nehézfémek - felhalmozódásával járnak. Az élő anyag elpusztulása (természetes vagy véletlen halál), különösen nagy tömegben, ezen elemek többségének abnormálisan magas tartalmához vezet a talajban és a litoszférában, egészen homogén kémiai összetételű kőzetek kialakulásáig - tőzeg, szén, mészkő, szapropel, kréta, üledékes eredetű vasércek és még sokan mások.

A redox funkciók teljesítése miatt változó vegyértékű atomokat tartalmazó anyagok kémiai átalakítása történik. Az oxidatív funkció a talajban, a mállási kéregben és a hidroszférában található összes oxigénszegény vegyület oxidációjában fejeződik ki, baktériumok és esetleg gombák részvételével. Ilyen módon alakulnak ki például a mocsári vasércek, barna vastartalmú csomók, vasos horizontok. A redukáló funkció lényegében az oxidáló funkció ellentéte. Ennek köszönhetően a vizes talajszelvény gyakorlatilag oxigénmentes alsó harmadában az anaerob baktériumok tevékenysége következtében a vas oxidos formái képződnek.

A biokémiai funkciók az élő szervezetek létfontosságú tevékenységéhez kapcsolódnak - táplálkozásukhoz, légzésükhöz, szaporodásukhoz, halálukhoz és a testek későbbi pusztulásához. Ennek eredményeként az élő anyag kémiai átalakulása következik be, először bioinertté, majd elhalása után inertté. Különbséget kell tenni az élőlények testének haláluk utáni, mindenütt előforduló, mikrobák, gombák és egyes rovarok által okozott pusztulása, valamint a növényi és állati maradványok halálát vagy halálát követő tömeges eltemetésével járó pusztulás között. Ez utóbbi esetben a koncentráció és a biokémiai funkciók élőanyag általi együttes vagy egymás utáni végrehajtása a litoszféra geokémiai átalakulásához vezet.

Az emberi tevékenységgel összefüggő biogeokémiai funkciók jelentős változásokat hoztak a bioszféra kémiai és biokémiai folyamataiban, hozzájárulva új evolúciós állapotának - a nooszférának - kialakulásához. A hőenergetika, az ipar, a közlekedés és a mezőgazdaság fejlődéséből adódó helyi és bolygószennyezés már ma is visszafordíthatatlan következményekkel járhat a bioszférában, hiszen az ember más élőlényeknél intenzívebben változtatja meg a környezet fizikai feltételeit.

Ezeken kívül a bioszférában az élőanyag funkciói közé kell tartoznia a víznek is, amely a bolygó vízkörforgásában fontos biogén vízkörforgáshoz kapcsolódik.

Az anyagok globális keringésében fontos szerepet játszik az óceán, a légkör és a litoszféra felső rétegei közötti vízáramlás. A víz elpárolog, és a légáramlatok szállítják sok kilométeren keresztül. Csapadék formájában a földfelszínre hullva hozzájárul a kőzetek pusztulásához, hozzáférhetővé teszi azokat a növények és mikroorganizmusok számára, erodálja a felső talajréteget, és a benne oldott kémiai vegyületekkel és lebegő szerves részecskékkel együtt az óceánokba és a tengerekbe jut. . Becslések szerint körülbelül 1 milliárd tonna víz párolog el a Föld felszínéről 1 perc alatt. A víz elpárologtatására használt energia visszakerül a légkörbe. A víz keringése az óceánok és a szárazföld között a legfontosabb láncszem a földi élet fenntartásában, valamint a növények és állatok élettelen természettel való kölcsönhatásának fő feltétele. (4. ábra)

4. ábra

A biotikus körforgás példájaként vegyük figyelembe a szén és nitrogén ciklusait a bioszférában. a fotoszintézis során a légköri szén-dioxid rögzítésével kezdődik. A fotoszintézis során képződő szénhidrátok egy részét maguk a növények használják fel energiára, egy részét az állatok fogyasztják el. A növények és állatok légzése során szén-dioxid szabadul fel. Az elhalt növények és állatok lebomlanak, a szöveteikben lévő szén oxidálódik és visszakerül a légkörbe. Hasonló folyamat megy végbe az óceánban is. (5. ábra)

5. ábra.

a bioszféra minden területére is kiterjed. Bár a légkörben lévő készletei gyakorlatilag kimeríthetetlenek, a magasabb rendű növények csak hidrogénnel vagy oxigénnel kombinálva tudják felhasználni a nitrogént. Ebben a folyamatban rendkívül fontos szerepet játszanak a nitrogénmegkötő baktériumok. Amikor ezeknek a mikroorganizmusoknak a fehérjéi lebomlanak, a nitrogén ismét visszatér a légkörbe. (6. ábra)

6. ábra

A biotikus ciklus léptékének mutatója a szén-dioxid, az oxigén és a víz forgalmának sebessége. Az összes légköri oxigén körülbelül 2 ezer év alatt áthalad az organizmusokon, a szén-dioxid - 300 év alatt, a víz pedig teljesen lebomlik és 2 millió év alatt helyreáll a biotikus ciklusban.