Fotosüntees on protsess nagu hingamine. Fotosüntees ja hingamine Hingamise ja fotosünteesi protsessid. I etapp - ettevalmistav

Iga elusolend planeedil vajab ellujäämiseks toitu või energiat. Mõned organismid toituvad teistest olenditest, samas kui teised suudavad toota ise toitaineid. Nad toodavad ise toitu, glükoosi, protsessis, mida nimetatakse fotosünteesiks.

Fotosüntees ja hingamine on omavahel seotud. Fotosünteesi tulemuseks on glükoos, mis talletub kehas keemilise energiana. See salvestatud keemiline energia pärineb anorgaanilise süsiniku (süsinikdioksiidi) muundamisest orgaaniliseks süsinikuks. Hingamisprotsess vabastab salvestatud keemilise energia.

Lisaks toodetavatele toodetele vajavad taimed ellujäämiseks ka süsinikku, vesinikku ja hapnikku. Pinnasest imenduv vesi annab vesinikku ja hapnikku. Fotosünteesi käigus kasutatakse toidu sünteesimiseks süsinikku ja vett. Taimed vajavad aminohapete tootmiseks ka nitraate (aminohape on valgu valmistamise koostisosa). Lisaks vajavad nad klorofülli tootmiseks magneesiumi.

Märkus: Elusolendeid, mis sõltuvad teistest toitudest, nimetatakse. Heterotroofide näideteks on taimtoidulised loomad, nagu lehmad, aga ka putuktoidulised taimed. Elusolendeid, kes toodavad ise toitu, nimetatakse. Rohelised taimed ja vetikad on autotroofide näited.

Sellest artiklist saate rohkem teada, kuidas fotosüntees taimedes toimub ja millised on selle protsessi jaoks vajalikud tingimused.

Fotosünteesi definitsioon

Fotosüntees on keemiline protsess, mille käigus taimed, mõned ja vetikad toodavad süsinikdioksiidist ja veest glükoosi ja hapnikku, kasutades energiaallikana ainult valgust.

See protsess on elu jaoks Maal äärmiselt oluline, sest selle käigus eraldub hapnik, millest sõltub kogu elu.

Miks vajavad taimed glükoosi (toitu)?

Nii nagu inimesed ja teised elusolendid, vajavad ka taimed elus püsimiseks toitu. Glükoosi väärtus taimede jaoks on järgmine:

• Fotosünteesist saadavat glükoosi kasutatakse hingamise ajal, et vabastada taim teisteks elutähtsateks protsessideks vajalikku energiat.
• Samuti muudavad taimerakud osa glükoosist tärkliseks, mida kasutatakse vastavalt vajadusele. Sel põhjusel kasutatakse surnud taimi biomassina, kuna need salvestavad keemilist energiat.
• Glükoosi on vaja ka teiste kasvuks ja muudeks olulisteks protsessideks vajalike kemikaalide, näiteks valkude, rasvade ja taimsete suhkrute tootmiseks.

Fotosünteesi faasid

Fotosünteesi protsess jaguneb kaheks faasiks: hele ja tume.

Fotosünteesi valgusfaas

Nagu nimigi ütleb, vajavad valgusfaasid päikesevalgust. Valgussõltuvates reaktsioonides neeldub päikesevalguse energia klorofülli ja muundatakse salvestatud keemiliseks energiaks elektronide kandja molekuli NADPH (nikotiinamiidadeniindinukleotiidfosfaat) ja energiamolekuli ATP (adenosiintrifosfaat) kujul. Heledad faasid esinevad kloroplasti tülakoidmembraanides.

Fotosünteesi tume faas ehk Calvini tsükkel

Pimedas faasis ehk Calvini tsüklis annavad valgusfaasist ergastatud elektronid energiat süsihappegaasi molekulidest süsivesikute moodustamiseks. Valgusest sõltumatuid faase nimetatakse mõnikord Calvini tsükliks protsessi tsüklilisuse tõttu.

Kuigi tumedad faasid ei kasuta valgust reagendina (ja seetõttu võivad need esineda päeval või öösel), on nende toimimiseks vaja valgusest sõltuvate reaktsioonide saadusi. Valgusest sõltumatud molekulid sõltuvad uute süsivesikute molekulide loomisel energiakandja molekulidest ATP ja NADPH. Pärast energia ülekandmist molekulidele naasevad energiakandjad valgusfaasidesse, et saada energilisemaid elektrone. Lisaks aktiveeruvad valguse toimel mitmed tumeda faasi ensüümid.

Fotosünteesi faaside skeem

Märkus: See tähendab, et tumedad faasid ei jätku, kui taimed on liiga kauaks valguseta ilma jäänud, kuna nad kasutavad heledate faaside saadusi.

Taimede lehtede struktuur

Me ei saa fotosünteesi täielikult mõista, kui ei tea lehtede struktuurist rohkem. Leht on kohandatud mängima olulist rolli fotosünteesi protsessis.

Lehtede välisstruktuur

• Ruut

Taimede üks olulisemaid omadusi on suur lehtede pindala. Enamik rohelisi taimi on laiad, lamedad ja lahtised lehed mis on võimelised jäädvustama nii palju päikeseenergia(päikesevalgust), mis on vajalik fotosünteesiks.

• Keskveen ja leheroots

Keskriba ja vars ühinevad ja moodustavad lehe aluse. Lehtleht asetab lehe nii, et see saaks võimalikult palju valgust.

• lehetera

Lihtlehtedel on üks, liitlehtedel aga mitu. Lehetera on lehe üks olulisemaid komponente, mis osaleb otseselt fotosünteesi protsessis.

• veenid

Veenivõrk lehtedes kannab vett vartelt lehtedele. Vabanenud glükoos suunatakse veenide kaudu lehtedest ka teistesse taimeosadesse. Lisaks toetavad need lehe osad ja hoiavad lehtplaati tasasel kohal, et päikesevalgust paremini püüda. Veenide paigutus (venation) sõltub taime tüübist.

• lehepõhi

Lehe põhi on selle alumine osa, mis on varrega liigendatud. Sageli on lehe põhjas paar täkkeid.

• lehe serv

Sõltuvalt taime tüübist võib leheserv olla mitmesuguse kujuga, sealhulgas: terve, sakiline, sakiline, sälguline, kroon jne.

• Lehe ots

Nagu lehe serv, on ülemine osa erinevaid kujundeid, sealhulgas: terav, ümar, nüri, piklik, sissetõmmatud jne.

Lehtede sisemine struktuur

Allpool on lehtede kudede sisemise struktuuri tihe diagramm:

• Küünenahk

Küünenahk toimib peamise kaitsekihina taime pinnal. Lehe tipus on see reeglina paksem. Küünenahk on kaetud vahataolise ainega, mis kaitseb taime vee eest.

• Epidermis

Epidermis on rakkude kiht, mis on lehe sisekude. Selle põhiülesanne on kaitsta lehe sisekudesid dehüdratsiooni, mehaaniliste kahjustuste ja infektsioonide eest. Samuti reguleerib see gaasivahetuse ja transpiratsiooni protsessi.

• Mesofüll

Mesofüll on taime peamine kude. See on koht, kus toimub fotosünteesi protsess. Enamikus taimedes on mesofüll jagatud kaheks kihiks: ülemine on palisaad ja alumine käsnjas.

• Kaitserakud

Kaitserakud on spetsiaalsed rakud lehtede epidermises, mida kasutatakse gaasivahetuse kontrollimiseks. Nad esinevad kaitsefunktsioon stoomi jaoks. Stomataalsed poorid lähevad suureks, kui vesi on vabalt kättesaadav, vastasel juhul muutuvad kaitserakud loiuks.

• Stoma

Fotosüntees sõltub süsinikdioksiidi (CO2) tungimisest õhust läbi stoomide mesofülli kudedesse. Fotosünteesi kõrvalsaadusena saadav hapnik (O2) väljub taimest stoomi kaudu. Kui stoomid on avatud, kaob vesi aurustumisel ja seda tuleb transpiratsioonivoolu kaudu täiendada juurte poolt omastatava veega. Taimed on sunnitud tasakaalustama õhust imendunud CO2 kogust ja veekadu läbi stomataalsete pooride.

Fotosünteesiks vajalikud tingimused

Taimed peavad fotosünteesi läbiviimiseks järgima järgmisi tingimusi:

• Süsinikdioksiid.Õhus leiduv värvitu lõhnatu maagaas, millel on teaduslik nimetus CO2. See tekib süsiniku ja orgaaniliste ühendite põlemisel ning tekib ka hingamise ajal.
• Vesi. Läbipaistev vedel kemikaal, lõhnatu ja maitsetu (normaalsetes tingimustes).
• Valgus. Kuigi taimedele sobib ka kunstlik valgus, loob loomulik päikesevalgus üldjuhul parimad tingimused fotosünteesiks, kuna sisaldab looduslikku ultraviolettkiirgust, millel on taimedele positiivne mõju.
• Klorofüll. See on roheline pigment, mida leidub taimede lehtedes.
• Toitained ja mineraalid. Kemikaalid ja orgaanilised ühendid, mida taimejuured mullast imavad.

Mis moodustub fotosünteesi tulemusena?

• glükoos;
• Hapnik.

(Valguse energia on näidatud sulgudes, kuna see ei ole aine)

Märkus: Taimed võtavad CO2 õhust lehtede kaudu ja vett mullast juurte kaudu. Valgusenergia tuleb Päikeselt. Saadud hapnik vabaneb lehtedest õhku. Saadud glükoosi saab muundada muudeks aineteks, näiteks tärkliseks, mida kasutatakse energiavaruna.

Kui fotosünteesi soodustavad tegurid puuduvad või neid esineb ebapiisavas koguses, võib see taimele negatiivselt mõjuda. Näiteks loob vähem valgust soodsad tingimused putukatele, kes taime lehti söövad, samas kui veepuudus aeglustab seda.

Kus toimub fotosüntees?

Fotosüntees toimub taimerakkudes, väikestes plastiidides, mida nimetatakse kloroplastideks. Kloroplastid (peamiselt leiduvad mesofüllikihis) sisaldavad rohelist ainet, mida nimetatakse klorofülliks. Allpool on teised raku osad, mis töötavad koos kloroplastiga fotosünteesi läbiviimiseks.

Taimeraku struktuur

Taimeraku osade funktsioonid

• : pakub struktuurset ja mehaanilist tuge, kaitseb rakke bakterite eest, fikseerib ja määratleb raku kuju, kontrollib kasvu kiirust ja suunda ning annab taimedele kuju.
• : pakub platvormi enamikule ensüümide poolt kontrollitavatest keemilistest protsessidest.
• : toimib barjäärina, kontrollides ainete liikumist rakku ja sealt välja.
• : nagu eespool kirjeldatud, sisaldavad need klorofülli, rohelist ainet, mis neelab fotosünteesi käigus valgusenergiat.
• : raku tsütoplasmas olev õõnsus, mis salvestab vett.
• : sisaldab geneetilist märki (DNA), mis kontrollib raku aktiivsust.

Klorofüll neelab fotosünteesiks vajaliku valgusenergia. Oluline on märkida, et mitte kõik valguse värvi lainepikkused ei neeldu. Taimed neelavad peamiselt punast ja sinist lainepikkust – nad ei neela rohelises vahemikus valgust.

Süsinikdioksiid fotosünteesi käigus

Taimed võtavad lehtede kaudu õhust süsihappegaasi. Süsinikdioksiid imbub läbi lehe põhjas oleva väikese augu – stoomi.

Lehe alumisel küljel on lõdvalt paigutatud rakud, mis võimaldavad süsinikdioksiidil jõuda lehe teiste rakkudeni. Samuti võimaldab see fotosünteesi käigus toodetud hapnikul kergesti lehelt lahkuda.

Süsinikdioksiid sisaldub meie sissehingatavas õhus väga väikeses kontsentratsioonis ja on fotosünteesi pimedas faasis vajalik tegur.

Valgus fotosünteesi protsessis

Lehel on tavaliselt suur pindala, nii et see võib neelata palju valgust. Selle ülemist pinda kaitseb veekao, haiguste ja ilmastiku eest vahajas kiht (kutiikul). Lehe ülaosa on koht, kus valgus langeb. Seda mesofülli kihti nimetatakse palisaadiks. See on kohandatud imenduma suur hulk kerge, sest sisaldab palju kloroplaste.

Valgusfaasides suureneb fotosünteesi protsess valguse suurenemisega. Kui valgusfootonid fokusseeritakse rohelisele lehele, ioniseeritakse rohkem klorofülli molekule ja tekib rohkem ATP-d ja NADPH-d. Kuigi valgus on valgusfaasides ülimalt oluline, tuleb arvestada, et liiga palju seda võib kahjustada klorofülli ja vähendada fotosünteesi protsessi.

Valgusfaasid ei sõltu liiga temperatuurist, veest ega süsinikdioksiidist, kuigi neid kõiki on vaja fotosünteesiprotsessi lõpuleviimiseks.

Vesi fotosünteesi ajal

Taimed saavad fotosünteesiks vajalikku vett oma juurte kaudu. Neil on juurekarvad, mis kasvavad mullas. Juurtele on iseloomulik suur pindala ja õhukesed seinad, mis laseb vett neist kergesti läbi.

Pildil on piisavalt vett sisaldavad taimed ja nende rakud (vasakul) ja selle puudumine (paremal).

Märkus: Juurerakud ei sisalda kloroplaste, kuna need on tavaliselt pimedas ega suuda fotosünteesida.

Kui taim ei ima piisavalt vett, siis ta närbub. Ilma veeta ei suuda taim piisavalt kiiresti fotosünteesida ja võib isegi surra.

Mis tähtsus on veel taimede jaoks?

• Annab lahustunud mineraalaineid, mis toetavad taimetervist;
• on transpordivahend;
• Toetab stabiilsust ja püstisust;
• Jahutab ja küllastub niiskusega;
• See võimaldab taimerakkudes läbi viia erinevaid keemilisi reaktsioone.

Fotosünteesi tähtsus looduses

Fotosünteesi biokeemiline protsess kasutab päikesevalguse energiat vee ja süsinikdioksiidi muutmiseks hapnikuks ja glükoosiks. Glükoosi kasutatakse taimedes kudede kasvu ehitusplokkidena. Seega on fotosüntees viis, kuidas moodustuvad juured, varred, lehed, lilled ja viljad. Ilma fotosünteesi protsessita ei saa taimed kasvada ega paljuneda.

• Tootjad

Oma fotosünteesivõime tõttu tuntakse taimi tootjatena ja need on peaaegu kõigi Maa toiduahelate selgroog. (Vetikad on taime samaväärsed). Kogu toit, mida me sööme, pärineb organismidest, mis on fotosünteesivad. Me sööme neid taimi otse või sööme loomi, näiteks lehmi või sigu, kes tarbivad taimset toitu.

• Toiduahela alused

Veesüsteemides moodustavad taimed ja vetikad ka toiduahela aluse. Vetikad on toiduks, mis omakorda toimivad toiduallikana suurematele organismidele. Ilma fotosünteesita veekeskkonnas oleks elu võimatu.

• Süsinikdioksiidi eemaldamine

Fotosüntees muudab süsinikdioksiidi hapnikuks. Fotosünteesi käigus siseneb atmosfääri süsinikdioksiid taime ja vabaneb seejärel hapnikuna. Tänapäeva maailmas, kus süsihappegaasi tase tõuseb murettekitava kiirusega, on kõik protsessid, mis eemaldavad atmosfäärist süsinikdioksiidi, keskkonna seisukohast olulised.

• Toitainete jalgrattasõit

Taimed ja muud fotosünteesivad organismid mängivad toitainete ringluses olulist rolli. Õhus olev lämmastik fikseeritakse taimekudedes ja muutub kättesaadavaks valkude valmistamiseks. Mullas leiduvaid mikroelemente saab lisada ka taimekoesse ja teha taimtoidulistele kättesaadavaks toiduahelas kõrgemal.

• fotosünteesi sõltuvus

Fotosüntees sõltub valguse intensiivsusest ja kvaliteedist. Ekvaatoril, kus päikesevalgust on aastaringselt palju ja vesi ei ole piirav tegur, on taimed kiire kasvukiirusega ja võivad kasvada üsna suureks. Seevastu ookeani sügavamates osades on fotosüntees vähem levinud, sest valgus ei tungi nendesse kihtidesse ja selle tulemusena on see ökosüsteem viljatum.

Põllumajandusteaduste kandidaat A. TARABRIN

SUUR TEADUS VÄIKESES AIAS

On teada, et iga taim "toodab" toitu mitte ainult pinnasest, vaid ka õhust. 95% saagist määravad rohelistes lehtedes taimede õhutoitumise - fotosünteesi tõttu saadud orgaanilised ained ja ainult ülejäänud 5% sõltuvad mullast või mineraalsest toitumisest.

Enamik aednikke keskendub aga eelkõige mineraalsele toitumisele. Nad väetavad regulaarselt, kobestavad mulda, kastvad, unustades taimede õhutoitumise. On isegi võimatu umbkaudselt öelda, kui palju me saaki "ei saa" ainult seetõttu, et me justkui "ei märka" fotosünteesi.

Fotosünteesi ulatust ja selle tähtsust looduses saab hinnata roheliste lehtede poolt kinni püütud ja taimedes "konserveeritud" päikeseenergia hulga järgi. Ainuüksi maismaataimed salvestavad igal aastal süsivesikute kujul sama palju energiat, kui sada tuhat suurlinna suudaks 100 aasta jooksul ära kasutada!

K. A. Timirjazev rääkis fotosünteesi tähendusest ja olemusest 1878. aastal oma kuulsas raamatus "Taimede elu". "Kord langes kuskil päikesekiir Maale, aga see ei langenud viljatule pinnasele, vaid langes rohelisele nisuterale, õigemini klorofülli terale. Seda tabades kustus, lakkas olemast kerge. , kuid mitte kadunud, ta kulutas ainult raha sisemine töö. Ühel või teisel kujul sisenes see meile toiduna serveeritud leiva koostisesse. See on muudetud meie lihasteks, meie närvideks. See kiir soojendab meid. Ta paneb meid liikuma. Võib-olla mängib see praegu meie ajus... "Need sõnad ei ole tänaseni aegunud. Viimaste aastate jooksul on neid ainult täpsustatud ja täiendatud uute hingamisandmetega.

Taimedes on hingamine põhimõtteliselt vastupidine fotosünteesile. Glükoosi suhkru molekul oksüdeeritakse õhuhapniku toimel süsihappegaasiks ja veeks, vabastades süsivesikutesse salvestatud energia. Seda energiat kasutatakse kõigi eluprotsesside rakendamiseks ja toetamiseks: vee ja mineraalsoolade omastamiseks ja aurustamiseks, taimede kasvuks ja arenguks.

Just energia vabastamises ja taimede vajadustele suunamises peitub hingamise peamine tähendus, mis toimub kõigis taimede elusrakkudes.

Tegelikult toetab hingamine elu ennast Maal! Aga kuidas see täpselt juhtub? Mis energia vorm? Detailidesse laskumata olgu öeldud, et kogu hingamise mõte on adenosiintrifosforhappe ehk lühidalt ATP moodustumine – orgaaniline aine, mis sisaldab lämmastikupõhist adeniini, viiesüsinikulist suhkruriboosi (koos moodustavad need adenosiini) ja kolm fosforhappega seotud fosfaatsideme jääki, mille lagunemise käigus vabaneb kogu eluks Maal vajalik energia.

Piltlikult võib seda võrrelda aku tööga, mis annab energiat vastavalt vajadusele ja laetakse taimedes tänu päikeseenergiale fotosünteesi käigus uuesti.

Teadus ja elu // Illustratsioonid

Lehe lõige mikroskoobi all. Vee sisenemisel rakkude õhukesed välisseinad venivad ja tõmbavad paksemad sisemised endaga kaasa. Sel ajal avanevad stomatid (augud): lehest eraldub hapnik ja sinna siseneb süsinikdioksiid.

Päike muudab päeva jooksul oma asukohta, kirjeldades kaare trajektoori, mis on talvel ligikaudu 60° ja suvel 120° või rohkem. Seda tuleb kasvuhoonele koha valikul arvestada.

Hekk mitte üle 1,8 meetri kõrgune, kasvades kasvuhoonest lõuna- ja lääne pool, vähendab valitsevate tuulte tugevust ilma varju tekitamata. Kasvuhoone lähedale paigutatud põhjapoolne piirdeaed ei jäta varju.

Kasvuhoone katusele ja külgseintele paigaldatud tuulutusavad püüavad kinni külma õhu voolu ja suunavad selle alla põrandale. Kui oja kuumeneb, tõuseb see üles ja väljub tuulealusel küljel asuvate tuulutusavade kaudu.

Praktikas selgub, et taimede saagikus on fotosünteesi ja hingamise vahe: mida kõrgem on fotosüntees ja madalam hingamine, seda suurem on saagikus ja vastupidi. Looduses muutub fotosüntees suhteliselt vähe. Kuid hingamine võib suureneda sada või isegi tuhat korda. Lisaks lähtutakse tootvate ja tarbivate taimeosade suhe põhimõttel: üks kahejalgse (fotosüntees) - seitse lusikaga (hingamine). Lõppude lõpuks toimub fotosüntees ainult lehtedes ja ainult päeva jooksul valguse käes, samal ajal kui taimed hingavad ööpäevaringselt ja orgaaniliste ainete (saagi alus) kogunemine on võimalik ainult siis, kui fotosüntees ületab tunduvalt hingamist. Kahjuks juhtub seda palju harvemini, kui me tahaksime.

Lisaks käsitleme seda kõike nüüd mõnevõrra lihtsustatud kujul. Tegelikult on taim üks terviklik organism, milles kõik protsessid on omavahel tihedalt seotud ühelt poolt üksteisega, teisalt oma keskkonnaga: valguse, soojuse, niiskusega. Mõjutamine välised tingimused see on raske ühelegi taimele, sest looduses mõjuvad taimele kõik tingimused üheaegselt. Ja siiani me ei tea, kus neist ühe tegevus lõpeb ja teise tegevus algab ning milline konkreetne seisund osutub taime kasvu- ja arenguperioodil määravaks.

Sellele küsimusele vastamiseks ehitati tohutud täielikult kontrollitud kliimaga kasvuhooned – klimatronid. Üks neist on Ameerika Ühendriikide silmapaistva teadlase F. Venti ehitatud Missouri botaanikaaia klimatroon St Louisis (USA). Ta leidis, et kõigist välistingimustest on tomatite kasvus määrav öine temperatuur. Kui öösel tõusis üle 24 või langes alla 16 kraadi, siis viljad ei hangunud üldse. Kartulisaagi puhul sai määravaks ka öine temperatuur. Kõige paremini tekkisid mugulad umbes 12-kraadise öise sooja juures. Seetõttu langes 1999. aasta kuumal suvel paljudes meie riigi piirkondades, sealhulgas Moskva oblastis, kartulisaak varasemate aastatega võrreldes poole võrra.

Temperatuur osutub sageli tulevase saagi "peamiseks vaenlaseks" mitte ainult siis, kui see on liiga madal, vaid ka juhtudel, kui see on optimaalsest palju kõrgem. Saksa teadlased X. Lier, G. Polster leidsid, et selgetel päikesepaistelistel päevadel on saagikoristuseks kõige produktiivsem varahommikused tunnid, mil õhutemperatuur ei ületa 20-25°C. Orgaanilise massi kasv on sel ajal 30 korda suurem kui kõrgematel temperatuuridel.

Ja see on täiesti arusaadav ja arusaadav. Just hommikutundidel saavutab fotosüntees maksimumi, samas kui tugevalt temperatuurist sõltuv hingamine muutub minimaalseks. Seetõttu on taimed hommikuse kastmise suhtes eriti tundlikud. Vesi, eriti kurk, tomat, suvikõrvits, nõuab palju ja soovitavalt mitte väga külma.

Taimed satuvad toas kasvatamisel täiesti ebatavalisse ja ebatavalisse keskkonda. Kasvuhoonetingimustes hakkavad kõik välistegurid sageli töötama justkui taimede vastu. Püüdes kaitsta taimi külma eest tavalise kile abil, ei saa me neid päästa ülekuumenemise eest, mida on palju keerulisem teha. Tõepoolest, isegi kevadel ületab kasvuhoonete temperatuur mõnikord optimaalset (umbes 20 kraadi). Mida öelda perioodi aprillist augustini?

Pilvistel päevadel muutub kasvuhoone tahtmatult taimede koopasse, keskmised päikesekiired tungivad vaevu kile läbi. Valguse puudumise tõttu langeb fotosüntees järsult, samal ajal kui hingamine toimub tavapäraselt, sageli kattub fotosüntees ja vähendab oluliselt tulevast saaki.

Teine probleem seisneb taimede ootamises kasvuhoones selgetel soojadel päikesepaistelistel päevadel. Kasvuhoone muutub sellistel päevadel kuumaks kõrbeks. Lehtede "ülekuumenemine" ja süsinikdioksiidi puudumine - peamine "tooraine" süsivesikute loomiseks - põhjustavad fotosünteesi järsu languse. Tuletame meelde, et õhk sisaldab ainult 0,03% süsinikdioksiidi ehk 3 osa 10 tuhande õhuosa kohta ja selle gaasi puudumine kasvuhoonetes päevasel ajal on üsna tavaline. Seevastu hingamine suureneb sada või isegi tuhat korda (olenevalt temperatuurist). Loomulikult ei tule neil tundidel süsivesikute kogunemine kõne allagi. Vastupidi, taim kaotab isegi selle, mis oli kogunenud soodsamal ajal.

Mida peaks aednik tegema? Esiteks jälgige regulaarselt temperatuuri kasvuhoonesse ja väljapoole paigutatud termomeetrite või, parem, psühromeetrite (kahe termomeetriga seadmed, millest ühel on niiske lapiga kaetud reservuaar), mis võimaldab teil samaaegselt jälgida temperatuuri. ja õhu suhteline niiskus, mis on väga oluline . Ülekuumenemise eest kaitsmiseks on hea, kui kasvuhoone mõlemal otsaseinal on laiad uksed. Koos värske külma õhuga tormab läbi avatud uste kasvuhoonesse süsihappegaasi vool, mis suurendab oluliselt fotosünteesi, eriti kui valgust napib.

Kui sellest ei piisa, on vaja küljeaknaid, kõige lihtsam on kile külgedelt alla naelutada puidust liistud ja rulli see soovitud kõrgusele kokku.

Paar sõna taimede mulla toitumisest. Siiani usuvad paljud aednikud, et rikkalikku köögiviljasaaki saab kasvatada ainult orgaaniliste väetiste abil. Mineraalväetised on nende arvates tahked mürgised nitraadid.

Nitraatide kohta on väga tark käsk: "Ära sööta üle!" Väetisi tuleks anda nii palju, kui taimed vajavad, ja mitte kohe, vaid osade kaupa, kui neid tarbitakse. Ajakiri "Teadus ja elu" on sellest kõigest juba korduvalt kirjutanud (vt nr 4, 1992; nr 6, 1993; nr 3, 4, 5, 1999).

Kokkuvõtteks paar sõna juurviljade kasvatamisest rõdudel ja lodžadel. Me elame ühetoaline korter Teisel korrusel tellismaja Moskva oblastis Krasnogorski rajoonis. Läheduses ei ole hooneid ega varjulisi puid. Rõdu suurus on 3 meetrit 70 cm Köögivilju kasvatame Ameerika köögiviljakasvataja Dr J. Mittlideri meetodil saepuru ja liiva segul. Võtame kuus liitrit kruusi saepuru (ilma laastuta), kolm kruusi liiva (ilma savita), kaks supilusikatäit (pealmisega) toitesegu nr 1 ja ühe supilusikatäis (pealmisega) segu nr 2. Valmista segu nr. 1 järgmiselt: 5 kg jahvatatud lubjakivi- või dolomiidijahu, mis on segatud 40 g boorhappega; segu nr. 2-3 kg Azofoska kompleksväetist segatakse 450 g (kaks ja pool klaasi) magneesiumsulfaadi ning 3 tl (ilma pealmiseta) boor- ja molübdeenhappega.

Valmistatud seguga täidame plastkünad lilledele ja vaagnatele, mille põhjas ja külgedel on 0,5 cm augud. Taimede toitmiseks 1 liitris kuum vesi lahustage neli teelusikatäit (ülaosaga) segu nr 2. Iga kord enne söötmist võtame ettevalmistatud anumast 100 g lahust ja lahjendame seda 10 korda veega. Sellest kogusest piisab umbes 10 taime toitmiseks. Söötmissagedus: selge sooja päikesepaistelise ilmaga - üks kord 7-10 päeva jooksul, külma ja pilvise ilmaga - kaks korda kuus.

Kurke kasvatame künades, tomateid vaagnates, 1-3 tükki, olenevalt nõude suurusest. Igast põõsast kogume kilogrammi tomateid. Kasvatame neid peamiselt ostetud istikutest. Tõsi, 1999. aastal kasvatasid nad ise istikuid, kuid jäid seemnete külvamisega mõnevõrra hiljaks ja sellest kasvasid välja 40 cm kõrgused “mängutomatid”, mis olid üleni erkpunaste viljadega, igaüks ploomi suurused. Kuid need olid nii ilusad, et paljud möödujad jäid tahes-tahtmata seisma, et seda imet imetleda.

Igal rõdul on taimede kasvatamiseks omad tingimused ja ei saa ette öelda, et põhja pool kasvavad kõik köögiviljad halvasti, lõunas vastupidi hästi. Vajalik tingimus kõigil juhtudel: rõdu klaasitud esi- ja eriti otsaküljed peaksid avanema kogu laiuses. Kui see nii ei ole, on parem jätta rõdu või lodža klaasimata ning külma ilmaga tuua taimed tuppa.

AEDNIK – MÄRKUS

Palju uusi sorte köögiviljakultuurid võimaldavad vältida nende nõuete vastuolu tegelike kasvutingimustega. Niisiis, vastupidavad: valguse puudumisele - tomati F 1 Olya, baklažaani F 1 Pluton hübriidid, salatisordid Ballet, Keltic; kuni madalate temperatuurideni - kõrvitsasordid Smile, Berliini petersell, Detroidi peet, Chernavka redis, Sirius kurgid, tomatihübriidid F 1 Lelya, F 1 Olya; põua - kurgi hübriidid F 1 Mazay, redis Zlata sordid, baklažaan Quartet.

Huvitav fakt bioloogiast on see fotosünteesi protsess teostatakse ainult päevasel ajal, kasutades päikeseenergiat. Kust saavad taimed öösel energiat, kui fotosüntees pole võimalik? Mis juhtub talvel, kui puud heidavad rohelisi lehti? Kas taime eluiga on täielikult külmunud? Artiklis õpime kõike taimede hingamise kohta.

Esimene asi, mida tavaliselt bioloogiatunnis taimede kohta õpime, on see, et nad varustavad meid hapnikuga ja eemaldavad õhust süsinikdioksiidi. Jah, fotosünteesi protsessis olevad taimed kasutavad süsinikdioksiidi suhkrute sünteesimiseks ja hapniku vabastamiseks. Aga kuidas on hingamisega? Kas taimed hingavad?

Taimed, nagu sina ja mina, on seotud aeroobsed organismid mis tähendab, et nad vajavad ellujäämiseks hapnikku. Taimerakkudes, nagu ka teiste tuumaorganismide rakkudes, on "energiajaamad" - mitokondrid. Milleks?

Taimede hingamisprotsess

Hingamise ajal "põletatakse" mitokondrites hapniku abil orgaanilisi aineid (tavaliselt süsivesikuid). Rakkude energiavaluuta - sünteesitakse ATP, moodustub vesi ja süsihappegaas ning osa energiast vabaneb soojuse kujul.

Niisiis, fotosüntees taimedes maailmas juhtub ja hingamine - 24 tundi ööpäevas! Fotosünteesi viivad läbi ainult taime rohelised osad ja kõik selle osad hingavad!

päev, mil fotosüntees ja hingamine toimub samaaegselt, toodetava hapniku hulk ületab tavaliselt eralduva süsinikdioksiidi koguse. Öösel paiskub õhku ainult süsihappegaas.

See on just see põhjus, miks eksisteerivad valed ettekujutused energiat võtvate vampiiritaimede kohta (seda seletatakse liigse hapnikutarbimise ja süsihappegaasi eraldumisega). Aga kas olete pidanud ööbima metsas telgis?

Tõenäoliselt oli kerge hingata ja keegi ei tundnud hapnikupuudust. Tuleb mõista, et taime poolt eralduv süsihappegaasi kogus või öösel imenduv hapnik on tühine võrreldes hapniku kogusega, mida see päeval eraldub.

Tegelikult eraldavad inimesed hingates oluliselt rohkem süsihappegaasi kui taimed. Selleks, et tekiks nii palju süsihappegaasi, kui tavaline inimene välja paiskab, oleks vaja ligi 10 000 kg taimi! Kui teie magamistoas on neid lihtsalt nii palju, avage uksed ja aknad. Mitte nii palju? Maga hästi!

Niisiis, toataimed - ilus hapniku tarnijad, eriti sisse talvine periood. Paljudel neist on bakteritsiidsed omadused ja üks paremaid viiseõhu puhastamine - ruumi korralik haljastus, sh fütontsiide (looduslikud antibiootikumid) eraldavate taimede kasutamine. On kindlaks tehtud, et inimestel, kellel on kodus palju taimi, on palju väiksem tõenäosus haigestuda, eriti grippi.

Millest sõltub taimede hingamine?

lehed, varred, juured ja isegi lilled. Huvitav on see, et juured hingavad vähem kui fotosünteesivad lehed. Ja lille kroonlehed (modifitseeritud lehed) hingavad 18-20 korda aktiivsemalt kui lehed. Lehtpuud hingavad aktiivsemalt kui okaspuud ja kuiva maa taimedel - sukulentidel - on väga madal hingamissagedus.

Hingamise intensiivsus sõltub paljudest teguritest: aastaaeg, kellaaeg, temperatuur, valguse intensiivsus jne.

Kokkuvõttes suureneb taimede rakkude, kudede ja elundite arenguprotsessis esmalt hingamise intensiivsus, saavutab maksimumi maksimaalse kasvukiiruse ajal ja seejärel järk-järgult väheneb. Inimene vajab ka aktiivse kasvu perioodil rohkem energiat.

Noored puud kulutavad kolmandiku igapäevastest fotosünteesi saadustest hingamisele. Kasvanud taimeosadel (vanad lehed, varred, puit või küpsed seemned) on madal hingamissagedus, kuid see ei lange kunagi nullini.

Taimedel on ka lühiajalised ja suurenenud hingamisperioodid. AT mahlased puuviljad enne täielikku küpsemist toimub ajutine (2-3 päeva) hingamise aktiveerumine - hingamise kliimakteriaalne tõus. Taimede aktiivse hingamise avaldumise näide on kõrge süsinikdioksiidi sisaldus (kuni 13%, tavaliselt 0,03%) elevaatorite atmosfääris, kus vilja hoitakse.

Hingamise tagajärjel vesi, mis niisutab seemneid ja eraldab soojust. Sellistes ruumides on väga raske hingata. Seemnete temperatuur liftides võib ulatuda + 60–90 ° C-ni ja seejärel seemned "põlevad" ja kaotavad idanemisvõime.

Hingamine sõltub atmosfääri rõhk. Ameerika bioloog Frank Brown avastas, et hingamine kartulimugulate rakkudes suureneb koos atmosfäärirõhu tõusuga ja vastupidi. Kartulisilmad kaks päeva varem kui baromeeter "näib ette" ilmamuutust. Enne vihma, see tähendab rõhu vähendamiseks, hoiavad nad hinge kinni.

-25 ° C kuni + 50-60 ° C. Enamiku taimede jaoks minimaalne temperatuur hingamine on 0 ° C. Temperatuurivahemikus 0 ° C kuni 30 ° C, temperatuuri tõusuga iga 10 ° C kohta, suureneb hingamise intensiivsus ainult 2 korda. Temperatuuril üle 40-50 ° C hingamine aeglustub.

Kõrged temperatuurid- üks troopiliste taimede suurenenud hingamise põhjusi, mis "põletavad" 70-80% igapäevastest fotosünteesi saadustest. Hingamiseks on kõige soodsam temperatuur 35–40 ° C, fotosünteesi jaoks 5–10 ° C. Seetõttu tarbib taim kõrgetel temperatuuridel intensiivselt orgaanilisi aineid ja nende süntees peaaegu peatub, mis toob kaasa kehatemperatuuri vähenemise. paljude taimeliikide saagikus.

Mis juhtub taimedega talvel?

jah, taimed jätka talvel hingata! Suvisest süsivesikute varust piisab talve üleelamiseks ja kevadel kasvu taastamiseks. Viljapuude pungad hingavad alates -14 ° C ja männiokkad - isegi -25 ° C juures!

Haigusest mõjutatud taimede hingamisprotsessid paranevad. California ülikooli professor S. E. Yarwood mõõtis viiruse või seenega nakatunud taimede lehtede temperatuuri ja võrdles seda terve taime omaga. Haigestunud taimeosade temperatuur tõusis 2 °C võrra.

Kas taimed ei meenuta haigeid lapsi? Mõelge endale temperatuuriga 38,6 ° C. Haiguskindlate taimede kõrgendatud temperatuur kestab kauem kui mitteresistentsetes. Selgub, et sellistes tingimustes sünteesivad rakud kaitsvaid fenoolseid ühendeid, mis on patogeenidele mürgised. Vigastatud taimed hingavad ka tugevalt, mis toob kaasa ka nende temperatuuri märgatava tõusu kahjustuskohtades.

Hingamine ei ole ainult taimeorganismi kasvuks ja arenguks vajaliku energiaga varustamise protsess. Vee ja toitvate mineraalelementide omastamine sõltub hingamisest. Hingamise vahefaasides tekivad ühendid (orgaanilised happed, suhkur), mida kasutatakse erinevates metaboolsetes reaktsioonides. Kuivades tingimustes eraldub hingamise käigus vett, mis võib päästa taime dehüdratsioonist! Nagu kaameli veevarustusmehhanismid, eks?

Kuidas taimed hingavad?

Taimedel ei ole meie kopsudega sarnaseid spetsiaalseid hingamiselundeid. Hapnik siseneb neisse looduslike avade kaudu. Lisaks kasutavad taimed fotosünteesi käigus tekkivat hapnikku. Taimede maapealsed osad saavad hapnikku õhust otse läbi poorid.

Lehtede poorid on stomata, puude okstel on poorid läätsed. Reeglina asuvad stomatid lehe alumisel küljel. Neid moodustavad spetsiaalsed kaitserakud, mis sisaldavad rohelist pigmenti klorofülli. Läbi pilu siseneb lehte õhk ja niiskus aurustub.

Veetaimede lehtedel, mille lehed ujuvad veepinnal (näiteks vesiroosid), paiknevad stoomid ainult lehe ülemisel pinnal. Stoomide arv 1 mm 2 lehtede kohta on keskmiselt 300! Vähem stomata leiti tradeskantsia lehtedel - 14 / mm 2 ja kõige rohkem - raba tamme lehtedel - 1200 / mm 2. Taimejuurtel on poorid.

Mangroovitaimed kasvavad Kagu-Aasia, Okeaania, Austraalia, Madagaskari, Ekvatoriaal-Aafrika rannikul mere ja maa piiril. Nende hulgas on umbes 40 liiki puid ja põõsaid, mis on kohanenud loodetega, mille jooksul nad on võra tipuni vette kastetud.

Mangroovid helistas kahepaiksed taimed. Mõõna ajal paljandub mudane pinnas, mis on täis juurtega ja peaaegu ilma hapnikuta. Kuidas mangroovitaimed sellistes tingimustes ellu jäävad?

Mangroovid nad saavad hapnikku spetsiaalsete hingamisjuurte abil - pneumatofooride abil, mis erinevalt tavalistest kasvavad ülespoole, on poorse struktuuriga ja suurte õhuga täidetud rakkudevahelised ruumid. Selliste taimede lehed on kohanenud ka hapnikupuuduse tingimustega.

Niisiis, avicennia- taim, mis on nime saanud iidse Pärsia teadlase-entsüklopedisti, arsti ja filosoofi Avicenna järgi, - tõusulaine ajal on see peaaegu kõik kaetud
vesi ja selle lehtede alumine pind on tihedalt karvane. Vee all hõljuvad karvade vahel õhumullid, mille hapnikku taim kasutab üleujutuse ajal. Ja avicenna juured kasvavad püsti, tõustes 20-25 cm mullapinnast kõrgemale. Tänu hästi arenenud rakkudevahelisele süsteemile pääseb õhk kergesti juure.

Pneumatofoore ei leidu mitte ainult mangroovides, vaid ka troopiliste ja parasvöötme mageveesoodes kasvavates taimedes. Uus-Guineas on need olemas rotangist puudel, millest valmistatakse mööblit. Selle pugeja varred ulatuvad mõnikord 200-300 meetrini.

Põhja-Ameerikas leidub pneumatofoore rabaküpressil, 35-45 m kasvaval puul, mille tüve läbimõõt on kuni 2 m. Selle puu silindrilised pneumatofoorid ulatuvad mullapinnast kõrgemale, eriti vee lähedal kasvavatel taimedel. Rabas saavad inimesed pneumatofooril kõndida, justkui kõnniteel. Mehhiklased korraldavad neis mesitarusid.

Kas taimed saavad elada ilma hapnikuta?

Õhk sisaldab ligikaudu 21% hapnikku.
See on taimede normaalseks eluks täiesti piisav. Õige hooldus taimede taga aitab kaasa normaalsele hingamisele. Peske või pühkige lehti regulaarselt. Kuid pidage meeles, et seda tuleks teha väga ettevaatlikult karvaste lehtedega, soovitav on kasutada spetsiaalset pintslit.

On juhtumeid, kui taimed satuvad hapnikupuuduse tingimustesse. Enamasti puudutab see probleem juuri. Hästi õhutatud pinnases on hapnikku mitte vähem kui õhus - 7-12%, halvasti haritud pinnases väheneb selle sisaldus 2% -ni. Seetõttu ei tohiks toataimi ohtralt kasta.

Õhu juurdepääsu blokeerimine juurtele viib selleni, et taim sõna otseses mõttes upub vette, juured mädanevad, lehed langevad ja muutuvad kollaseks.

Kuidas sellises olukorras aidata?

Võtke taim potist välja, puhastage muld, loputage ja kontrollige juuri. Kui need on tugevad ja vigastamata, siirdage taim värske, kergelt niiske pinnasega potti. Valage poti põhja paisutatud savi või väikesed savikillud (drenaaž), mis aitab kaasa juurte paremale gaasivahetusele.

Asetage pott varjulisse kohta otsese päikesevalguse ja vee eest ainult siis, kui ülemine kiht muld kuivab mitme sentimeetri sügavusele. Veel vähem hapnikku väga vettinud muldadel. Neis juured kahjustuvad, surevad ära ja taimekasv aeglustub või peatub sootuks.

Mimoos, mis suudab puudutusele reageerides koheselt lehti moodustada, muutub anaeroobsetes tingimustes tuimaks ega reageeri ärritusele.

Väljapaistev prantsuse teadlane Louis Pasteur näitas, et hapnikuta keskkonnas ei moodusta taimed mitte ainult CO2, vaid ka alkoholi. Looduslikes tingimustes on see võimalik märjana.

Alkoholi leidub taimedes isegi vees. Amazonase jõgikonnas tekivad sagedaste üleujutuste tõttu madalad seisvad veekogud, mis on väga hästi soojenenud ja valgustatud. Selliste reservuaaride üleujutatud taimed muudavad suhkru alkoholiks - toimub käärimisprotsess.

Kohalikud elanikud on õppinud sellist "vett" kasutama jookide valmistamiseks. Mõned Amazonase kalaliigid hakkavad kudema alles siis, kui vetes on teatud kogus alkoholi. Õunte, mandariinide jt viljades on alkoholi ebaoluline kogus. Mõned pideva üleujutuse tingimustes elavad taimed on aga kohanenud hapnikupuudusega.

Nii tekkisid mangroovitaimedel hingamisjuured ehk pneumatofoorid. Sulle tuttaval kiirusel on eriline kude - aerenhüüm, mida iseloomustavad suured õhuga täidetud rakkudevahelised ruumid.

Aerenhüüm Tekib ka teiste taimede juurtes vastuseks hapnikupuudusele.Tekivad lisajuured, mis on palju jämedamad, hästi arenenud aerenhüümiga ja tagavad hingamisprotsesse. Teadlased on avastanud, et kassisaba, paju ja teised rabataimed hingavad normaalse hapnikuga varustatuse tingimustes 2–3 korda nõrgemini kui taimed, mis ei ole hapnikuvaegusega kohanenud (hernes, oad, nisu või pappel).

Fotosüntees on orgaanilise aine moodustumine süsinikdioksiidist ja veest valguse käes fotosünteetiliste pigmentide (taimedes klorofüll, bakterites bakterioklorofüll ja bakteriorodopsiin) osalusel. Kaasaegses taimefüsioloogias mõistetakse fotosünteesi all sagedamini fotoautotroofset funktsiooni - valguskvantide energia neeldumise, muundamise ja kasutamise protsesside kogumit erinevates endergoonilistes reaktsioonides, sealhulgas süsinikdioksiidi muundamisel orgaanilisteks aineteks.

Fotosünteesil on hapniku- ja anoksügeensed tüübid. Oxygenic on palju laiemalt levinud, seda viivad läbi taimed, tsüanobakterid ja proklorofüüdid. Selles artiklis kirjeldatakse ainult seda, eraldi artikkel on pühendatud lillade ja roheliste bakterite, aga ka helikobakterite anoksügeensele fotosünteesile.

Fotosünteesil on kolm etappi: fotofüüsiline, fotokeemiline ja keemiline. Esimeses etapis valguskvantide neeldumine pigmentide poolt, nende üleminek ergastatud olekusse ja energia ülekandmine teistele fotosüsteemi molekulidele. Teises etapis toimub reaktsioonikeskuses laengute eraldamine, elektronide ülekandmine mööda fotosünteetilist elektronide transpordiahelat, mis lõpeb ATP ja NADPH sünteesiga. Kaht esimest etappi nimetatakse ühiselt fotosünteesi valgusest sõltuvaks etapiks. Kolmas etapp toimub ilma kohustusliku valguse osaluseta ja hõlmab orgaaniliste ainete sünteesi biokeemilisi reaktsioone, kasutades valgusest sõltuvas etapis kogunenud energiat. Kõige sagedamini peetakse sellisteks reaktsioonideks Calvini tsüklit ja glükoneogeneesi, suhkrute ja tärklise moodustumist õhus olevast süsinikdioksiidist.

Hingamine on inimeste, loomade, taimede ja paljude mikroorganismide peamine dissimilatsiooni vorm. Hingamise käigus lagundatakse organismile kuuluvad energiarikkad ained täielikult energiavaesteks anorgaanilisteks lõpptoodeteks (süsinikdioksiid ja vesi), kasutades selleks molekulaarset hapnikku.

Välise hingamise all mõistetakse gaasivahetust keha ja keskkonna vahel, sealhulgas hapniku omastamist ja süsihappegaasi vabanemist, samuti nende gaaside transporti organismis.

Sisemine (rakuline) hingamine hõlmab biokeemilisi protsesse rakkude ja mitokondrite tsütoplasmas, mis viib energia vabanemiseni.

Organismidel, millel on väliskeskkonnaga kokkupuutes suured pinnad, võib hingamine toimuda gaaside difusiooni tõttu otse rakkudesse (näiteks taimede lehtedes, õõnsusloomadel). Väikese suhtelise pindala korral transporditakse gaase vereringe kaudu (selgroogsetel jne) või hingetorus (putukatel).

Kemosüntees on autotroofse toitumise meetod, mille puhul CO2-st orgaaniliste ainete sünteesi energiaallikaks on anorgaaniliste ühendite oksüdeerimine. Sarnast võimalust energia saamiseks kasutavad ainult bakterid. Kemosünteesi fenomeni avastas 1887. aastal vene teadlane S. N. Vinogradsky.

Tuleb märkida, et anorgaaniliste ühendite oksüdatsioonireaktsioonides vabanevat energiat ei saa assimilatsiooniprotsessides otseselt kasutada. Esiteks muundatakse see energia ATP makroergiliste sidemete energiaks ja alles seejärel kulutatakse see orgaaniliste ühendite sünteesiks.

13. Energia sisseökosüsteemid

Tuletage meelde, et ökosüsteem on elusorganismide kogum, mis vahetab pidevalt energiat, ainet ja teavet omavahel ja keskkonnaga. Mõelge kõigepealt energiavahetuse protsessile. Energiat defineeritakse kui võimet teha tööd. Energia omadusi kirjeldavad termodünaamika seadused.

Termodünaamika esimene seadus (algus) ehk energia jäävuse seadus väidab, et energia võib muutuda ühest vormist teise, kuid see ei kao ega teki uuesti. Termodünaamika teine ​​seadus (algus) ehk entroopia seadus väidab, et entroopia saab kasvada ainult suletud süsteemis. Ökosüsteemide energia osas on mugav järgmine sõnastus: energia muundumisega seotud protsessid võivad toimuda spontaanselt ainult siis, kui energia läheb kontsentreeritud kujult hajusesse ehk laguneb. Entroopia on energiahulga mõõt, mis muutub kasutamiseks kättesaamatuks või muul viisil energia lagunemisel toimuva järjestuse muutuse mõõt. Mida kõrgem on süsteemi järjekord, seda madalam on selle entroopia. Seega säilitab iga elussüsteem, sealhulgas ökosüsteem, oma elutähtsa aktiivsuse esiteks tänu vaba energia (Päikese energia) liigsele olemasolule keskkonnas; teiseks võime selle koostisosade paigutuse tõttu seda energiat kinni püüda ja kontsentreerida ning kasutada selle hajutamiseks keskkond. Seega tagab esmalt energia hõivamine ja seejärel kontsentreerimine üleminekuga ühelt troofiliselt tasemelt teisele korrastatuse, elussüsteemi organiseerituse suurenemise, see tähendab selle entroopia vähenemise.

14. Elusorganismide vaheliste suhete tüübid. Liigisisene ja liikidevaheline.

Organismidevahelised suhted võib jagada liikidevaheliseks ja liigisiseseks. Liikidevahelised suhted liigitatakse tavaliselt "huvide" järgi, mille alusel organismid oma suhteid loovad:

Liikidevahelised vastasmõjud on palju mitmekesisemad:

-neutralism (mõlemad liigid ei avalda üksteisele mingit mõju);

-konkurents (mõlemad liigid avaldavad üksteisele kahjulikku mõju);

Mutualism (mõlemad liigid ei saa eksisteerida ilma üksteiseta);

- kisklus ( röövellik välimus toitub oma saagist)

-amensalism (üks organism pärsib teise arengut);

-kommensalism (kommensaalne kasu teisest liigist, mis ei ole selle koosluse suhtes ükskõikne).

Liigisisene võistlus:

- otsene konkurents - loomad võitlevad üksteisega surmani. Taimedel - allopaatia - toksiinide vabanemine.

- kaudne konkurents - kaudne, s.o. mitte otse.

Liigisisesed suhted:

- konkurents;

- rivaalitsemine;

- vastastikune abi;

- koostöö (kari).

15. Populatsioonid. Rahvastiku struktuur. Suremus, sündimus, elulemus. ellujäämiskõverad. Rahvastiku dünaamika.

Rahvastik on termin, mida kasutatakse erinevates bioloogiaharudes, aga ka geneetikas, demograafias ja meditsiinis. Kõige üldisem tähendus on sõnasõnalises tõlkes. Populatsioon on piirkonna inimeste, loomade või taimede populatsioon. Euroopa keeltes tähistab see mõiste eeskätt inimest ja teisejärguliselt teisi elusorganisme. Vene keeles on rahvastik bioloogilistes ja meditsiinilistes uuringutes valdavalt kasutatava terminina tehnilisem tähendus. Bioloogias: populatsioon on teatud liigi isendite kogum, mis on osa konkreetsest biogeocenoosist ja avaldub selles oma spetsiifilise funktsionaalse ja energeetilise mõjuga. Kaasaegne geneetika uurib hoolikalt kaasaegsete etniliste rühmade ajalugu etnogeneetiliste andmete põhjal kümnete aastatuhandete sügavuseni – alates esimeste "homo sapiens" kogukondade lahkumisest Aafrikast. Populatsioonide geneetiliste transformatsioonidega kaasnesid etnokultuurilised, mis muutsid viimastel aastatuhandetel populatsioonid tuntud ajaloolisteks rahvasteks.

Rahvastiku struktuur Rahvastiku demograafilise struktuuri all mõistetakse eelkõige selle soo- ja vanuselist koosseisu. Lisaks on tavaks rääkida populatsiooni ruumilisest struktuurist - see tähendab üksikisikute jaotumise tunnustest populatsioonis ruumis. Rahvastiku struktuuri tundmine võimaldab uurijal teha järeldusi selle heaolu või ebasoodsa seisundi kohta. Näiteks kui populatsioonis ei ole generatiivseid (st järglasi andma võimelisi) isendeid ja samas on palju vanemaealisi (seniilseid) isendeid, siis võib teha ebasoodsa prognoosi. Sellisel populatsioonil ei pruugi olla tulevikku. Rahvastiku struktuuri on soovitav uurida dünaamikas: teades selle muutumist mitme aasta jooksul, võib teatud suundumustest palju kindlamalt rääkida. Rahvastiku vanuseline struktuur. Seda tüüpi struktuur on seotud erinevas vanuses isendite suhtega populatsioonis.

Suremus on statistika, mis hindab surmajuhtumite arvu.

Sündimuskordaja on demograafiline mõiste, mis on määratletud kui perioodi sündide arvu suhe 1000 elaniku kohta.

Ellujäämine – teatud aja jooksul populatsioonis säilinud isendite arv (protsendina). Tavaliselt määratakse ellujäämine erinevatele vanuse- ja soorühmadele erinevatel aastaaegadel, aastatel, suurenenud suremuse perioodidel.

ELLUJÄÄMINE – paljunemiseni ellu jäänud isendite osakaal populatsioonis. ELLUJÄÄMISKÕVER:

Diferentsiaalkujul on sõltuvus defineeritud kui dN / dt = rN ((k-N) / k), N on arv. Matil. väljend hõlmab söötme vastupidavust. r - vaenulik

kiirus pop.k – max. üksikisikute arv.

r-liigid - pioneerid, k-liigid - kalduvusega tasakaalustada

17. Ühenduse tootlikkus. ökoloogilised püramiidid.

KOGUKONNA TOOTLIKKUS - koosluse, aga ka selle üksikute elementide (autotroofsed ja heterotroofsed komponendid, üksikud troofilised tasemed, mis tahes liigi populatsioonid) oluline funktsionaalne näitaja on nende võime luua (toota) uut biomassi.

Ökoloogiline püramiid on graafiline kujutis tootjate, tarbijate ja lagundajate suhetest ökosüsteemis.

Need püramiidid tekivad ökosüsteemides (biogeotsenoosides) toiduahelates. Toiduahelad tekivad ökosüsteemides elutegevuse tulemusena mitmesugused. Seega on tootjad (autotroofsed taimed) ainsad orgaanilise aine loojad. Biogeocenoosis on tingimata taimtoidulised ja lihasööjad loomad (1., 2. jm järgu tarbijad) ja lõpuks orgaaniliste jääkide hävitajad (lagundajad). Ökosüsteemis on nendesse kolme põhirühma kuuluvad liigid keerulistes suhetes ja vormis toiteahelad,

Ökoloogilise püramiidi reegel

Muster, mille kohaselt on toiduahela aluseks oleva taimse aine kogus ligikaudu 10 korda suurem kui taimtoiduliste loomade mass ning igal järgneval toidutasemel on ka mass 10 korda väiksem.

Toiteahel

Omavahel ühendatud liikide ahel, mis eraldab järjestikku algsest toiduainest orgaanilist ainet ja energiat. Iga eelmine lüli toiduahelas on toit järgmisele lülile.

19. Koosluste ökoloogia ja ökoloogilised suktsessioonid.

Kogukond on teatud territooriumil asuv interakteeruvate populatsioonide kogum, ökosüsteemi elav komponent. Kooslus toimib dünaamilise üksusena, millel on erinevad troofilised tasemed, energiavoog ja toitainete ringkäik läbi selle.

Kogukonna struktuur kujuneb aja jooksul üles järk-järgult. Koosluse arengu mudelina võib kasutada näiteks kivimipaljandite koloniseerimist organismide poolt hiljuti tekkinud vulkaanilisel saarel. Puud ja põõsad ei saa kasvada paljal kivil, kuna puudub nende jaoks vajalik pinnas. Küll aga vetikad ja samblikud erinevatel viisidel sattuda sellistele aladele ja asustada need, moodustades pioneerikogukondi. Surnud ja lagunevate organismide järkjärguline kuhjumine ning ilmastikumõjudest tingitud kivimite erosioon toovad kaasa mullakihi moodustumise, mis on piisav suuremate taimede, nagu samblad ja sõnajalad, asumiseks siia. Lõpuks järgnevad neile taimedele veelgi suuremad ja toitainenõudlikumad seemnevormid, sealhulgas heintaimed, põõsad ja puud.

Sellist ühe liigi muutumist teise poolt teatud aja jooksul nimetatakse ökoloogiliseks suktsessiooniks. Lõplik kogukond - stabiilne, iseennast uuenev ja keskkonnaga tasakaalus - nimetatakse haripunkti kogukonnaks. Nende koosluste loomariigis toimub ka osade liikide vahetus teiste poolt, mis on suuresti tingitud taimestiku muutumisest, kuid see protsess sõltub ka sellest, millised loomad võivad naaberkooslustest rännata.

Ülalkirjeldatud suktsessioonitüüpi, mis algab paljastunud kivimi või muu pinnaseta pinnase (näiteks liiva või endise jääkihi) koloniseerimisega, nimetatakse esmaseks suktsessiooniks. Seevastu sekundaarset nimetatakse suktsessiooniks, mis algab seal, kus pind on täielikult või suures osas taimestikuta, kuid oli varem elusorganismide mõju all ja sellel on orgaaniline komponent. Need on näiteks metsaraiesmikud, põlenud alad või mahajäetud põllumaad. Siin võivad mullas säilida seemned, eosed ja vegetatiivsed paljundusorganid, näiteks risoomid, mis mõjutavad suktsessiooni. Nii primaarses kui ka sekundaarses suktsessioonis on ümbritsevate alade taimestik ja loomastik peamiseks teguriks, mis määrab juhusliku leviku ja rände tulemusena suktsessiooni sattunud taime- ja loomatüübid.

20. Bioloogiline mitmekesisus on ökosüsteemi jätkusuutlikkuse alus.

Bioloogiline mitmekesisus (bioloogiline mitmekesisus) on elu mitmekesisus kõigis selle ilmingutes. Kitsamas tähenduses tähendab bioloogiline mitmekesisus mitmekesisust kolmel organisatsiooni tasandil: geneetiline mitmekesisus(geenide ja nende variantide – alleelide mitmekesisus), liikide mitmekesisus ökosüsteemides ja lõpuks ka ökosüsteemide endi mitmekesisus.

Bioloogiline mitmekesisus on looduskaitsediskursuse võtmemõiste. Bioloogiline mitmekesisus on defineeritud kui "elusorganismide varieeruvus kõigist allikatest, sealhulgas maismaa-, mere- ja muudest veeökosüsteemidest ning ökoloogilistest kompleksidest, mille osaks nad kuuluvad: see hõlmab liigisisest mitmekesisust, ökosüsteemide liigid ja mitmekesisus".

On kolm peamist bioloogilise mitmekesisuse tüüpi:

- geneetiline mitmekesisus, mis peegeldab liigisisest mitmekesisust ja tuleneb isendite varieeruvusest;

- liigiline mitmekesisus, mis peegeldab elusorganismide (taimed, loomad, seened ja mikroorganismid) mitmekesisust. Praeguseks on kirjeldatud umbes 1,7 miljonit liiki, kuigi nende koguarv ulatub mõne hinnangu kohaselt kuni 50 miljonini;

- Ökosüsteemi mitmekesisus hõlmab erinevusi ökosüsteemi tüüpide, elupaikade mitmekesisuse ja ökoloogiliste protsesside vahel. Nad märgivad ökosüsteemide mitmekesisust mitte ainult struktuursete ja funktsionaalsete komponentide, vaid ka ulatuse poolest - mikrobiogeocenoosist biosfäärini;

Mõnikord tuuakse omaette kategooriana välja mitmesuguseid maastikke, mis peegeldavad territoriaalse struktuuri iseärasusi ning ühiskonna kohalike, regionaalsete ja rahvuslike kultuuride mõju.

Elurikkuse säilitamise vajadusel on palju põhjuseid: bioloogiliste ressursside vajadus inimkonna vajaduste rahuldamiseks (toit, materjalid, ravimid jne), eetilised ja esteetilised aspektid (elu on iseenesest väärtuslik) jne. Elurikkuse säilitamise peamine põhjus on aga see, et sellel on juhtiv roll ökosüsteemide ja biosfääri kui terviku jätkusuutlikkuse tagamisel (saaste neeldumine, kliima stabiliseerumine, eluks sobivate tingimuste tagamine). Bioloogiline mitmekesisus täidab regulatiivset funktsiooni (vt biootilise regulatsiooni kontseptsioon, Gorshkov V.G.) kõigi Maa biogeokeemiliste, klimaatiliste ja muude protsesside elluviimisel. Iga liik, ükskõik kui tähtsusetu see ka ei tunduks, aitab kaasa mitte ainult kohaliku ökosüsteemi, vaid ka kogu biosfääri jätkusuutlikkuse tagamisele.

21. Süsteemide homöostaas.

Homöostaas on avatud süsteemi võime säilitada oma sisemise oleku püsivus koordineeritud reaktsioonide kaudu, mille eesmärk on dünaamilise tasakaalu säilitamine.

Homöostaas on ökosüsteemi võime isereguleeruda, st. oskus säilitada tasakaal.

Homöostaas põhineb tagasiside põhimõttel.

- negatiivne (hälbe normist väheneb)

- positiivne (kõrvalekalle normist suureneb)

Negatiivse tagasiside piirides on võimalik homöostaasi säilitada. Igas ökosüsteemis, kus eksisteerivad toiduahelad, on teabe edastamiseks teatud kanalid: keemilised, geneetilised, energeetilised jne. Koosluse stabiilsuse määrab troofilise püramiidi lülide arv. Ökoloogilise tsükli tasakaal ja ökosüsteemide tasakaal tagatakse tagasiside mehhanismiga: kontrollikomponent saab juhitavalt infot ja teeb vastavalt sellele muudatusi edasises majandamisprotsessis. Näide hirvehuntidest. Häirete esinemine on tagasiside rikkumine. Tugev sekkumine – ökosüsteemide surm. Häired: osalised (mürgised kemikaalid, loomade laskmine, kalapüük); piiramine - ökosüsteemi hävitamine (peamise troofilise taseme hävitamine). Homöostaatiline platoo on ala, kus ökosüsteem suudab säilitada oma stabiilsuse vaatamata stressirohketele mõjudele.

22. Ainete ringlus. Suured (geoloogilised) ja väikesed (biogeokeemilised) Vahetus- ja reservfondid.

Tsirkulatsiooni all biosfääris mõistetakse teatud edasiliikumisega ainete korduvaid transformatsiooniprotsesse ja ruumilisi nihkeid, mis väljenduvad kvalitatiivsetes ja kvantitatiivsetes erinevustes üksikutes tsüklites. Seal on 2 tsüklit - suur (geoloogiline) ja väike (biootiline). Suur (geoloogiline) aineringe kestab mitmest tuhandest mitme miljoni aastani, sealhulgas sellised protsessid nagu veeringe ja maa denudatsioon. Maa DUNUDATION koosneb kogu maaaine eemaldamisest (52990 mln t/aastas), maaga varustamise kogusummast (4043 mln t/a) ja moodustab 48947 mln t/a. Inimtekkeline sekkumine toob kaasa denudatsiooni kiirenemise, mis põhjustab näiteks maavärinaid seismiliselt aktiivsetesse piirkondadesse ehitatud veehoidlates. VÄIKE (biootiline) ainete ringlus toimub biogeotsinoosi ehk biogeokeemilise tsükli tasemel.

Biosfääri energiabilanss on neeldunud ja kiiratud energia suhe. Selle määrab Päikese ja kosmiliste kiirte energia saabumine, mis neeldub taimedesse fotosünteesi käigus, osa muundub teist tüüpi energiaks ja teine ​​osa hajub avakosmosesse.

Tsirkulatsioon biosfääris - ainete korduvad transformatsiooniprotsessid ja ruumilised liikumised, millel on teatud edasiliikumine, mis väljendub kvalitatiivsetes ja kvantitatiivsetes erinevustes üksikutes tsüklites.

23. Hüdroloogiline tsükkel.

Veering Maal, mida nimetatakse ka hüdroloogiliseks tsükliks, hõlmab vee sisenemist atmosfääri aurustumise teel ja selle tagasipöördumist kondenseerumise ja sademete tagajärjel.

Üldiselt koosneb veeringe alati aurustumisest, kondenseerumisest ja sademetest. Kuid see sisaldab kolme peamist "silmust":

pindmine äravool: vesi muutub pinnavee osaks;

aurustumine – transpiratsioon: vesi neeldub pinnasesse, jääb kapillaarveena kinni ja suunatakse seejärel maapinnalt aurustudes tagasi atmosfääri või imendub taimedesse ja vabaneb transpiratsiooni käigus auruna;

põhjavesi: vesi siseneb maapinnale ja liigub läbi selle, toites kaevu ja allikaid ning sisenedes seeläbi uuesti pinnaveesüsteemi.

Veeringe skeemi järgi on atmosfääri veefond väike; käibekiirus on suurem ja viibimisaeg lühem kui süsihappegaasil. Inimtegevuse globaalne mõju hakkab mõjutama veeringet. Sademete ja jõgede vooluhulga arvestamine kogu maailmas on nüüdseks hästi välja kujunenud; siiski on vaja võimalikult kiiresti luua täielikum kontroll vee kõigi peamiste liikumisviiside üle tsüklis. Rõhutada tuleks veel kahte veeringluse aspekti.

1. Pange tähele, et meri kaotab aurustumise tõttu rohkem vett kui saab sademetega; maal on olukord vastupidine. Teisisõnu, see osa sademetest, mis toetab maapealseid ökosüsteeme, sealhulgas neid, mis varustavad inimesi toiduga, pärineb merest aurumisest. On kindlaks tehtud, et paljudes piirkondades tuuakse 90% sademetest merest.

2. Hinnanguliselt on magedate järvede ja jõgede vee mass 0,25 geogrammi (1 geogramm = 1020 g), aastane äravool 0,2 geogrammi; seega on läbimise aeg umbes aasta. Aasta sademete hulga (1,0 geogrammi) ja äravoolu (0,2 geogrammi) vahe on 0,8; see on aastane vee sissevoolu väärtus aluspõhja põhjaveekihtidesse. Nagu juba mainitud, võib inimtegevusest tingitud äravoolu suurenemine vähendada põhjaveefondi, mis on tsükli jaoks väga oluline. Peaksime rohkem vett põhjaveekihtidesse tagasi viima, selle asemel, et püüda seda koguda järvedesse, kus see kiiremini aurustub

24. Süsiniku, lämmastiku, fosfori ja väävli tsüklid.

SÜSIKUTSÜKKEL.

Süsinikku leidub looduses nii vabas olekus kui ka kujul

arvukalt ühendusi. Vaba süsinik esineb teemandina ja

grafiit.

Süsinikuühendid on väga levinud. Lisaks fossiilsele kivisöele soolestikus

Maa sisaldab suuri õlikogumeid, mis on keeruline segu

mitmesugused süsinikku sisaldavad ühendid, peamiselt süsivesinikud.

Lisaks koosnevad taime- ja loomaorganismid ainetest, mis sisalduvad

mille tekkes mängib suurt rolli süsinik.

Süsinikdioksiidi neelavad tootmisettevõtted ja protsessi käigus

fotosüntees muundatakse süsivesikuteks, valkudeks, lipiidideks ja muuks orgaaniliseks aineks

ühendused. Neid aineid koos toiduga kasutavad tarbeloomad.

Samal ajal toimub looduses vastupidine protsess. Kõik elavad

Organismid hingavad, eraldades atmosfääri süsinikdioksiidi.

Surnud taime- ja loomajäänused ning loomade väljaheited lagunevad

(mineraliseerunud) lagundavate mikroorganismide poolt. Lõpptoode

mineraliseerumine – süsihappegaas – eraldub pinnasest või veekogudest sisse

õhkkond. Osa süsinikust ladestub pinnasesse orgaanilisena

ühendused.

Süsinik siseneb atmosfääri alates

autode heitgaasid koos tehaste ja tehaste suitsuheitega.

Süsinikuringe protsessis biosfääris energia

ressursid - nafta, kivisüsi, põlevgaasid, turvas, puit, mis

inimeste poolt laialdaselt kasutatav. Kõik need ained toodetakse

fotosünteesi taimed aja jooksul. Metsade vanus - kümned ja

sadu aastaid; turbarabad - tuhandeid aastaid; kivisüsi, nafta, gaasid – sadu miljoneid

aastat. Tuleb arvestada, et puit ja turvas on taastuvad ressursid;

reprodutseeritud suhteliselt lühikese aja jooksul ja õli,

põlevgaas ja kivisüsi on asendamatud ressursid.

LÄMMASESTÜKEL.

Enamik Lämmastikku leidub looduses vabas olekus. Anorgaanilisi lämmastikuühendeid looduses suurtes kogustes ei esine.

õmblused Vaikse ookeani rannikul Tšiilis. Muld sisaldab vähe

lämmastikku, eelistatavalt lämmastikhappe soolade kujul. Aga vormis

komplekssed orgaanilised ühendid – valgud – lämmastik on osa kõigest elusast

organismid.

Lämmastik on oluline element. Seda leidub valkudes ja nukleiinides

happed. Lämmastiku tsükkel on tihedalt seotud süsiniku tsükliga. Osaliselt

lämmastik tuleb atmosfäärist lämmastikoksiidi (IV) tekke tõttu

lämmastik ja hapnik äikese ajal elektrilahenduste toimel.

Põhiosa lämmastikust satub aga vette ja pinnasesse fikseerimise tõttu.

õhulämmastik elusorganismide poolt.

Kõige tõhusamad lämmastikufiksaatorid on mügarbakterid, mis elavad kaunviljade juurtes. Erinevatest allikatest pärinev lämmastik siseneb taimede juurtesse, imendub neisse ning transporditakse vartele ja lehtedele, kus biosünteesi käigus tekivad valgud.

Taimsed valgud on loomade lämmastikuga toitumise aluseks. Pärast surma

organismid, valgud bakterite ja seente toimel lagunevad koos vabanemisega

ammoniaak. Ammoniaaki tarbivad osaliselt taimed ja osaliselt kasutavad

lagundajad bakterid. Mõnede eluprotsesside tulemusena

bakterid muudavad ammoniaagi nitraadiks. Nitraadid, nagu ammooniumiioonid,

mida tarbivad taimed ja mikroorganismid. Osa nitraatidest tegevuse all

spetsiaalne bakterirühm taandub elementaarseks lämmastikuks, mis

atmosfääri paisatud. See sulgeb looduses lämmastikuringe.

FOSFORITSÜKKEL

Tõttu

kergesti oksüdeeruv fosfor vabas olekus looduses ei ole

kohtub. Fosfori looduslikest ühenditest on kõige olulisem

kaltsiumortofosfaat, mis mõnikord moodustub mineraalse fosforiidi kujul

suured hoiused. Kõige rikkalikumad fosforiidimaardlad asuvad lõunas

Kasahstan Karatau mägedes. Fosfor, nagu lämmastik, on oluline kõigi elusolendite jaoks.

olendid, kuna see on osa mõnedest valkudest, nagu taimne,

samuti loomset päritolu. Taimed sisaldavad põhiliselt fosforit

seemnete valkudes, loomsetes organismides - piima, vere valkudes,

aju ja närvikuded. Fosforhappe happejäägina

fosfor on nukleiinhapete osa - kompleksne orgaaniline

protsessides otseselt osalevad polümeerühendid

elusraku pärilike omaduste ülekandmine. Tooraine kättesaamiseks

fosfor ja selle ühendid on fosforiidid ja apatiidid. looduslik fosforiit

või apatiit purustatakse, segatakse liiva ja kivisöega ning kuumutatakse ahjudes koos

elektrivoolu kasutamine ilma õhu juurdepääsuta kõigis elusorganismides.

Selle peamine allikas on kivimid (peamiselt tardkivimid

nye). Seda esindavad peamiselt apatiit ja fluorapatiit. Settekivimites on see tavaliselt vivianiit, lainelliit, fosforiit. Biosfääri moodustumisega suurenes fosfori vabanemine kivimitest, mille tulemuseks oli selle oluline ümberjaotumine. Fosfori muundumisel

mängib suurt rolli elav aine. Organismid absorbeerivad muldadest fosforit

vesilahused. Fosforit leidub valkudes, nukleiinhapetes ja

muud orgaanilised ühendid.

Eriti palju fosforit loomade luudes. Koos hukatusega

organismid, fosfor naaseb mulda, see kontsentreerub kujul

merefosfaadi sõlmed, kalaluude hoiused, mis loob tingimused

fosforirikaste kivimite teket, mis omakorda teenivad

fosfori allikas biogeenses tsüklis.

VÄÄVLI TSÜKKEL.

Väävel esineb looduses nii vabas olekus (looduslik väävel) kui ka

ja erinevates ühendites. Väävliühendid on väga levinud

mitmesugused metallid. Looduses leiduvatest väävliühenditest on samuti levinud

sulfaadid, peamiselt kaltsium ja magneesium. Lõpuks väävliühendid

Väävlit kasutatakse laialdaselt rahvamajanduses. Väävel väävli kujul

kasutatakse teatud taimekahjurite hävitamiseks. See kehtib

ka tikkude, ultramariini (sinine värvaine), süsinikdisulfiidi ja

mitmed teised ained.

Väävlitsükkel toimub atmosfääris ja litosfääris. Väävli sisenemine

atmosfäär esineb sulfaatide, väävelanhüdriidi ja väävli kujul

litosfääris vulkaanipursete ajal, vesiniksulfiidi kujul

püriidi (FeS2) ja orgaaniliste ühendite lagunemine. inimtekkeline allikas

väävliheitmed atmosfääri on soojuselektrijaamad jm

objektid, kus põletatakse sütt, naftat ja muid süsivesinikke ning

väävli sattumine litosfääri, eriti pinnasesse, toimub väetistega

ja orgaanilised ühendid. Väävliühendite transport atmosfääris

toimub õhuvoolude ja maapinnale langemise või

tolmu kujul või atmosfääri sademetega vihma kujul (happevihmad) ja

lumi. Maa pinnal pinnases ja veekogudes toimub sidumine

sulfaat- ja sulfitväävliühendid kaltsiumiga, et moodustada kipsi

(CaSO4). Lisaks on väävel mattunud settekivimitesse koos

taimset ja loomset päritolu orgaanilised jäägid, millest

tekib veelgi süsi ja nafta. Mullavahetuses

väävliühendid esineb sulfobakterite osalusel

sulfaatühendid ja eraldavad vesiniksulfiidi, mis, sisenedes

atmosfääris ja oksüdeerumisel muutub uuesti sulfaatideks. Lisaks vesiniksulfiid

pinnas võib redutseerida väävliks, mis denitrifitseerib

oksüdeeritakse bakterite poolt sulfaatideks.

25. Ökosüsteemide toimimise põhimõtted.

Ressursside vastuvõtmine ja jäätmetest vabanemine toimub kõigi elementide tsüklis.

See põhimõte on kooskõlas massi jäävuse seadusega. Kuna aatomid ei teki, ei kao ega muutu üksteiseks, saab neid kasutada lõputult mitmesugustes ühendites ja nende pakkumine on praktiliselt piiramatu. Täpselt nii juhtub looduslikes ökosüsteemides.

Väga oluline on aga rõhutada, et bioloogiline tsükkel ei toimu ainult mateeria arvelt, kuna see on organismide tegevuse tulemus, mis vajab oma elutegevuse tagamiseks pidevaid Päikeselt tarnitud energiakulusid. Roheliste taimede poolt neelatud päikesekiirte energiat, erinevalt keemilistest elementidest, ei saa organismid lõputult kasutada. See järeldus tuleneb termodünaamika teisest seadusest: energia muundub ühest vormist teise, see tähendab töö tegemisel osaliselt termiliseks vormiks ja hajub keskkonnas.

Järelikult nõuab iga tsirkulatsioonitsükkel, mis sõltub organismide tegevusest ja millega kaasnevad neilt energiakadud, üha uusi energiavarusid.

Niisiis on mis tahes järgu ökosüsteemide olemasolu ja elu Maal üldiselt tingitud pidevast ainete ringlusest, mida omakorda toetab pidev päikeseenergia sissevool. See on ökosüsteemide toimimise teine ​​aluspõhimõte:

Ökosüsteemid eksisteerivad tänu mittesaastavale ja praktiliselt igavesele päikeseenergiale, mille hulk on suhteliselt püsiv ja rikkalik.

26. Keskkonna kvaliteet. MPC. MPC liitmise mõju suure hulga saasteainetega. Tööpiirkondade MPC. MPC keskmine päevane.

Keskkonna kvaliteet on looduslike ja inimese poolt muudetud ökoloogiliste süsteemide seisund, mis säilitab nende võime pidevaks ainevahetuseks ja energiaks, elu taastootmiseks.

Maksimaalne lubatud kontsentratsioon (MPC) - seadusega kinnitatud sanitaar- ja hügieenistandard kahjuliku aine sisaldusele keskkonnas (või tootmiskeskkonnas), mis praktiliselt ei mõjuta inimeste tervist ega põhjusta kahjulikke mõjusid.

Paljud mürgised ained on summeeriva toimega ehk nende segud mõjuvad elusorganismidele mürgisemalt kui üksikud komponendid.Sellisel juhul on vaja arvestada lisandite koosmõju inimesele ja keskkonnale.

Kahjuliku aine maksimaalne lubatud kontsentratsioon tööpiirkonna õhus. See kontsentratsioon ei tohiks põhjustada töötajatel, kes igapäevaselt 8-tunnise sissehingamise ajal kogu töökogemuse perioodi jooksul on haigusi või kõrvalekaldeid tervislikust seisundist. oleks võimalik avastada kaasaegsed meetodid uurimistööd otse töö ajal või pikemas perspektiivis.

MPCs.s on kahjuliku aine keskmine lubatud maksimaalne ööpäevane kontsentratsioon asustatud piirkondade õhus. See kahjuliku aine kontsentratsioon ei tohiks avaldada otsest ega kaudset kahjulikku mõju inimorganismile määramata pika ööpäevaringse toimega tingimustes. sissehingamine.

27. Keskkonnaseire. Seiresüsteemide klassifikatsioon.

Seire on süstemaatiline info kogumine ja töötlemine, mida saab kasutada nii otsustusprotsessi täiustamiseks kui ka kaudselt avalikkuse teavitamiseks või vahetult tagasiside vahendina projektide elluviimisel, programmide hindamisel või poliitika kujundamisel. Sellel on üks või mitu kolmest organisatsioonilisest funktsioonist:

Tuvastab kriitiliste või muutuvate keskkonnanähtuste seisundi, mille jaoks töötatakse välja tegevussuund tulevikuks;

saab aidata luua suhteid oma keskkonnaga, andes tagasisidet teatud poliitikate või programmide varasemate õnnestumiste ja ebaõnnestumiste kohta;

võib olla kasulik reeglite ja lepinguliste kohustuste järgimise kindlakstegemisel.

klassifikatsioon

(mõjuallikate monitooring) Mõjuallikad->

(Mõjutegurite jälgimine) Mõjutegurid: Füüsikalised, Bioloogilised, Keemilised->

(Biosfääri seisundi jälgimine): Looduskeskkonnad: atmosfäär, ookean, maapind jõgede ja järvedega, elustik

28. Hüdrosfäär Hüdrosfääri reostus KHT, BHT mõisted.

Hüdrosfäär on kõigi Maa veevarude kogum.

Suurem osa veest on koondunud ookeani, palju vähem - mandri jõgede võrku ja põhjavette. Atmosfääris on ka suured veevarud pilvede ja veeauru kujul. Hüdrosfääri mahust üle 96% moodustavad mered ja ookeanid, umbes 2% põhjavesi, umbes 2% jää ja lumi ning umbes 0,02% maismaa pinnavesi. Osa veest on tahkes olekus liustike, lumikatte ja igikeltsa kujul, mis esindab krüosfääri.

Pinnaveed, mis moodustavad hüdrosfääri kogumassist suhteliselt väikese osa, mängivad siiski meie planeedi elus olulist rolli, olles peamiseks veevarustuse, niisutamise ja kastmise allikaks. See geosfäär on pidevas vastasmõjus atmosfääri, maakoore ja biosfääriga.

Nende vete koostoime ja vastastikused üleminekud ühest veetüübist teise moodustavad maakeral keeruka veeringe. Hüdrosfäär oli esimene koht, kus elu Maal tekkis. Alles paleosoikumi ajastu alguses algas loomsete ja taimsete organismide järkjärguline ränne maismaale.

Hüdrosfääri reostuse peamised liigid.

1. Nafta ja naftasaadustega reostus põhjustab õlilaikude tekkimist, mis takistab fotosünteesi protsesse vees päikesevalguse juurdepääsu lakkamise tõttu ning põhjustab ka taimede ja loomade surma. Iga tonn õli tekitab kuni 12 ruutmeetri suurusele pinnale õlikile. km. Mõjutatud ökosüsteemide taastamine võtab aega 10-15 aastat.

2. Reostus reoveega tööstusliku tootmise tulemusena, mineraal- ja orgaaniliste väetistega põllumajandusliku tootmise tulemusena, samuti olmereoveega põhjustab veekogude eutrofeerumist ja nende rikastumist. toitaineid, mis põhjustab vetikate liigset arengut ja teiste veeökosüsteemide hukkumist koos seisva veega (järved, tiigid) ja mõnikord piirkonna vettitamist.

3. Raskmetalliioonidega saastamine häirib veeorganismide ja inimeste elutegevust.

4. Happevihmad põhjustavad veekogude hapestumist ja ökosüsteemide hukkumist.

5. Radioaktiivne saastatus on seotud radioaktiivsete jäätmete sattumisega veekogudesse.

6. Soojusreostus põhjustab soojuselektrijaamadest ja tuumaelektrijaamadest kuumutatud vee sattumist veekogudesse, mis toob kaasa sinivetikate massilise arengu, nn veeõitsengu, hapniku hulga vähenemise ja negatiivselt. mõjutab veekogude taimestikku ja loomastikku.

7. Mehaaniline reostus suurendab mehaaniliste lisandite sisaldust.

8. Bakteriaalne ja bioloogiline reostus on seotud erinevate patogeensete organismide, seente ja vetikatega.

KHT on hapniku kogus milligrammides 1 liitri vee kohta, mis on vajalik süsinikku sisaldavate ainete oksüdeerimiseksCO2 jaH2O, lämmastikku sisaldav nitraatideks, väävlit sisaldav sulfaatideks, fosforit sisaldav fosfaatideks.

BHT on näitaja, mida kasutatakse reovee saastatuse määra iseloomustamiseks orgaaniliste lisanditega, mida mikroorganismid võivad hapnikutarbimisega lagundada.

29. Merede ja jõgede reostus. Hüdrosfääri isepuhastumine.

Isepuhastusprotsess hüdrosfääris on seotud veeringega looduses. Veehoidlates tagab selle protsessi nendes asustavate organismide koostegevus. Ideaalsetes tingimustes kulgeb isepuhastusprotsess piisavalt kiiresti ja vesi taastab oma esialgse oleku. Veekogude isepuhastumist määravad tegurid võib jagada kolme rühma: füüsikalised, keemilised, bioloogilised.

Füüsikalistest teguritest on peamised sissetulevate saasteainete lahjendamine, lahustumine ja segunemine. Näiteks annab tugev jõevool hea segunemise, mille tulemuseks on hõljuvate osakeste kontsentratsiooni vähenemine. Reostunud vee settimisel vees lahustumatute osakeste settimine aitab kaasa veekogude isepuhastumisele. Gravitatsiooni mõjul sadestuvad mikroorganismid orgaanilistele ja anorgaanilistele osakestele ning vajuvad järk-järgult põhja, puutudes kokku muude teguritega. Füüsikaliste tegurite toime intensiivsuse suurenemine aitab kaasa saastava mikrofloora kiirele surmale. Ultraviolettkiirgusega kokkupuutel vesi desinfitseeritakse, tuginedes nende kiirte otsesele hävitavale mõjule valgukolloididele ja mikroobirakkude protoplasma ensüümidele. Ultraviolettkiirgus võib mõjutada mitte ainult tavalisi baktereid, vaid ka eosorganisme ja viirusi.

Nafta ja naftasaadused on vesikonna peamised saasteained. Nafta ja selle derivaate vedavatel tankeritel pestakse reeglina enne iga järgmist laadimist konteinerid (paagid), et eemaldada eelnevalt transporditud lasti jäägid. Pesuvesi ja koos sellega ka ülejäänud last visatakse tavaliselt üle parda. Lisaks saadetakse tankerid pärast naftalasti sihtsadamatesse toimetamist kõige sagedamini uue laadimise kohta tühjalt. Sel juhul täidetakse nõuetekohase süvise ja navigatsiooniohutuse tagamiseks laeva paagid ballastveega. See vesi on reostunud naftajääkidega ning enne nafta ja naftasaaduste laadimist valatakse see merre. Maailma merelaevastiku kogu kaubakäibest langeb praegu 49% naftale ja selle derivaatidele. Igal aastal veavad umbes 6000 rahvusvaheliste laevastike tankerit 3 miljardit tonni naftat. Naftalasti veo suurenedes hakkas õnnetuste käigus üha rohkem naftat ookeani kukkuma.

Vee puhastamine ookeanis toimub planktoni filtreerimisvõime tõttu. 40 päeva jooksul läbib planktoni filtreerimisaparaadi sadade meetrite paksune pinnakiht.

30. Heitvesi. Veekogude eutrofeerumine.

Reovesi - tööstusettevõtete territooriumilt ja asustusaladelt kanalisatsiooni kaudu või raskusjõu toimel veekogudesse juhitav vesi ja sademed, mille omadused on inimtegevuse tagajärjel halvenenud.

Reovee saab klassifitseerida järgmiste kriteeriumide alusel:

päritolu järgi:

tööstuslik (tööstuslik) reovesi (moodustub aastal tehnoloogilised protsessid maavarade tootmisel või kaevandamisel), juhitakse läbi tööstusliku või kombineeritud kanalisatsiooni

olmereovesi (tekib nii eluruumides kui ka töökohal asuvates olmeruumides, näiteks duširuumides, tualettruumides) juhitakse olme- või kombineeritud kanalisatsiooni kaudu.

reeglina juhitakse süsteemi kaudu välja atmosfäärireovesi (jaguneb vihma- ja sulaveeks, st tekib lume, jää, rahe sulamisel) tormi kanalisatsioon

Eutrofeerumine on jõgede, järvede ja merede rikastumine toitainetega, millega kaasneb veekogude taimestiku produktiivsuse tõus. Eutrofeerumine võib olla nii reservuaari loomuliku vananemise kui ka inimtekkeliste mõjude tagajärg. Peamised eutrofeerumist soodustavad keemilised elemendid on fosfor ja lämmastik.

Eutroofsetele veekogudele on iseloomulik rikkalik litoraalne ja sublitoraalne taimestik ning rohke plankton. Kunstlikult tasakaalustamata eutrofeerumine võib põhjustada vetikate kiiret arengut (veekogude õitsemist), hapnikupuudust ning kalade ja teiste loomade hukkumist. Seda protsessi võib seletada päikesevalguse vähese tungimisega veehoidla sügavustesse (reservuaari pinnal oleva fütoplanktoni tõttu) ning sellest tulenevalt fotosünteesi puudumisega põhjataimedes ja sellest tulenevalt ka hapnikupuudusega.

31.litosfäär. Litosfääri reostuse liigid.

Litosfäär on Maa kõva kest. See koosneb maakoorest ja vahevöö ülemisest osast kuni astenosfäärini, kus seismiliste lainete kiirused vähenevad, mis viitab kivimite plastilisuse muutumisele.

Litosfäär on jagatud plokkideks - litosfääri plaadid, mis liiguvad mööda suhteliselt plastilist astenosfääri. Laamtektoonika geoloogia osa on pühendatud nende liikumiste uurimisele ja kirjeldamisele.

Ookeanide ja mandrite all olev litosfäär on märkimisväärselt erinev. Ookeanide all olev litosfäär on ookeanilise maakoore moodustumise tagajärjel läbinud mitmeid osalise sulamise etappe, see on madala sulamistemperatuuriga haruldaste elementide poolest väga vaesestatud ning koosneb peamiselt duniitidest ja harzburgiitidest.

Litosfäär on saastatud vedelate ja tahkete saasteainete ja jäätmetega.

Pinnase saasteallikaid saab liigitada järgmiselt

Eluhooned ja kommunaalteenused. Selle allikakategooria saasteainete koostises domineerivad olmejäätmed, toidujäätmed, ehituspraht, jäätmed küttesüsteemid, kulunud majapidamistarbed jne. Kõik see kogutakse kokku ja viiakse prügimäele. Suurte linnade jaoks on olmejäätmete prügilatesse kogumine ja hävitamine muutunud lahendamatuks probleemiks. Lihtsa prügi põletamisega linna prügilates kaasneb mürgiste ainete eraldumine. Selliste esemete, näiteks kloori sisaldavate polümeeride põletamisel tekivad väga mürgised ained - dioksiidid. Vaatamata sellele, sisse viimased aastad Töötatakse välja meetodeid olmejäätmete hävitamiseks põletamise teel. Paljutõotav meetod on sellise prügi põletamine kuumsulamite kohal.

Tööstusettevõtted. Tahked ja vedelad tööstusjäätmed sisaldavad pidevalt aineid, mis võivad avaldada mürgist mõju elusorganismidele ja taimedele. Näiteks leidub värviliste raskmetallide soolasid tavaliselt metallurgiatööstuse jäätmetes. Masinatööstus paiskab keskkonda tsüaniide, arseeni ja berülliumi ühendeid; plasti ja tehiskiudude tootmisel tekivad fenooli, benseeni, stüreeni sisaldavad jäätmed; sünteetiliste kummide tootmisel satuvad pinnasesse katalüsaatorijäätmed, ebakvaliteetsed polümeerklombid; kummitoodete valmistamisel satuvad keskkonda tolmutaolised koostisained, tahm, mis ladestub pinnasele ja taimedele, jäätmed kummi-tekstiil ja kummidetailid ning rehvide töö käigus - kulunud ja rikkis rehvid, sisekummid ja veljeteibid. Kasutatud rehvide ladustamine ja utiliseerimine on praegu lahendamata probleem, kuna see põhjustab sageli suuri tulekahjusid, mida on väga raske kustutada.

Saidi otsing:

2015-2020 lektsii.org -