Комплексный анализ состояния биосферы

Содержание

1. Вещество биосферы: живое, косное, биогенное, биокосное

2. Типы питания: автотрофы, гетеротрофы, фототрофы, хемотрофы

3. Наземно-воздушная среда как среда жизни

4. Устойчивость живого организма к загрязнению

5. Экология как научная основа рационального природопользования

6. Экономические аспекты природопользования

6.1 Экономическая оценка природ

ных ресурсов

6.2 Природоохранные затраты

7. Комплексный анализ состояния окружающей среды

Список использованной литературы

Создателем современного учения о биосфере был русский учёный В.И. Вернадский. Он доказал, что за всё геологически обозримое время жизнь на Земле развивалась как взаимосвязанная совокупность организмов, обеспечивающая непрерывный поток элементов в биогенном обмене веществ на поверхности нашей планеты.

Вся совокупность организмов на планете В.И. Вернадский назвал живым веществом, рассматривая в качестве его основных характеристик суммарную массу, химический состав и энергию. В состав биосферы, кроме живого вещества (растительного, животного и микроорганизмов), входят биогенное вещество (продукты жизнедеятельности живых организмов − каменный уголь, битумы, нефть), биокосное вещество (продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами − почвы, кора выветривания, все природные зоны, свойства которых зависят от деятельности на Земле живого вещества) и, наконец, косное вещество − совокупность тех веществ в биосфере, в образовании которых, как считается, живые организмы не участвуют (горные породы магматического происхождения, вода, космическая пыль, метеориты).

Биосфера − это специфическим образом организованное единство всего живого и минеральных элементов. Взаимодействие между ними проявляется в биогенной миграции атомов, осуществляющейся за счёт энергии солнечного излучения. Происходящий в биосфере круговорот веществ, энергии и особей осуществляется при участии всех населяющих её организмов. Все живые существа являются частью одного целого, гигантской совокупности живых существ, живого покрова Земли.

Солнечная энергия на Земле вызывает два круговорота веществ: большой, или геологический, наиболее ярко проявляющийся в круговороте воды и циркуляции атмосферы, и малый, или биологический, который развивается на основе большого и заключается в круговой циркуляции веществ между почвой, растениями, микроорганизмами и животными. Оба круговорота взаимосвязанные и представляют собой как бы единый процесс. Втягивая в свои многочисленные орбиты косную среду, биологический круговорот веществ обеспечивает воспроизводство живого вещества и оказывает активное влияние на облик биосферы.

2. Типы питания: автотрофы, гетеротрофы, фототрофы, хемотрофы

Автотрофы − организмы, получающие все нужные им для жизни химические элементы из окружающей косной материи и не нуждающиеся в готовых органических соединениях другого организма для построения собственного тела. Основной источник энергии, используемый автотрофами, − Солнце. Образно говоря, автотрофы являются кормильцами биосферы: они не только питаются сами, но и кормят (своим телом) других. Поэтому их называют продуцентами. Биомасса, создаваемая ими, называется первичной.

Среди автотрофов выделяют фототрофы (используют в качестве источника энергии солнечный свет) и хемотрофы (используют энергию, выделяющуюся при окислении неорганических веществ).

Зеленые растения являются фототрофами. При помощи содержащегося в хлоропластах хлорофилла они осуществляют фотосинтез − преобразование световой энергии в энергию химических связей. Происходит это следующим образом. Фотосинтез состоит из двух фаз − световой и темновой. В световой фазе кванты света − фотоны − взаимодействуют с молекулами хлорофилла, в результате чего эти молекулы переходят на очень короткое время в более богатое энергией, "возбужденное", состояние. Затем избыточная энергия части возбужденных молекул переходит в теплоту или испускается в виде света. Другая ее часть передается ионам водорода, всегда имеющимся в водном растворе вследствие диссоциации воды. Образовавшиеся атомы водорода непрочно соединяются с органическими молекулами − переносчиками водорода. Ионы гидроксила ОН- отдают свои электроны другим молекулам и превращаются в свободные радикалы ОН. Радикалы ОН взаимодействуют друг с другом, в результате чего образуется вода и молекулярный кислород: 4ОН−>О2+2Н2О. таким образом, источником молекулярного О, образующегося в процессе фотосинтеза и выделяющегося в атмосферу является фотолиз - разложение воды под влиянием света. Кроме фотолиза воды энергия света используется в световой фазе для синтеза АТФ и АДФ и фосфата без участия кислорода. Это очень эффективный процесс; в хлоропластах образуется в 30 раз больше АТФ, чем в митохондриях тех же растений с участием кислорода. Таким образом накапливается энергия, необходимая для процессов, происходящих в темновой фазе фотосинтеза. В комплексе химических реакций темновой фазы ключевое место занимает связывание СО2. в этих реакциях участвуют молекулы АТФ, синтезированные во время световой фазы, и атомы Н, образовавшиеся в процессе фотолиза воды и связанны с молекулами - переносчиками: 6СО2+24Н−>С6Н12О6+6Н2О. Так энергия солнечного света преобразуется в энергию химических связей сложных органических соединений.

Некоторые бактерии, лишенные хлорофилла, способны к синтезу органических соединений, при этом они используют энергию химических реакций неорганических веществ. Преобразование энергии химических реакций в химическую энергию синтезируемых органических соединений называется хемосинтезом. К группе автотрофов − хемотрофов относят нитрифицирующие бактерии. Некоторые из них используют энергию окисления аммиака в азотистую кислоту, другие − энергию окисления азотистой кислоты в азотную. Известны хемотрофы, извлекающие энергию из окисления двухвалентного железа в трехвалентное или из окисления сероводорода до серной кислоты. Фиксируя атмосферный азот, переводя нерастворимые минералы в форму, пригодную для усвоения растениями, хемотрофные бактерии играют важную роль в круговороте веществ в природе.

Гетеротрофы − это организмы, использующие для своего питания чужие тела (живые или мертвые), то есть готовые органические вещества. Очевидно, что жизнедеятельность гетеротрофов полностью определяется синтетической активностью автотрофов.

Среди гетеротрофов выделяют три группы организмов: убивающие объект питания (хищники); питающиеся за счёт других организмов, но не убивающие их (паразиты, кровососы); питающиеся отмершей органикой.

Гетеротрофы имеют более богатое видовое разнообразие, нежели автотрофы, тем не менее, общая их существенно меньше. Гетеротрофные организмы выполняют в экологических системах роль консументов (к ним относят всех животных, часть микроорганизмов, паразитических и насекомоядных растений) и редуцентов (главным образом грибов и бактерий). Последние в процессе своего питания превращают пищу − органические остатки − в неорганические вещества, возвращая таким образам их в биосферу. Биомассу, которую образуют гетеротрофы, называют вторичной.

 Скачать реферат