Fotosyntéza je proces ako dýchanie. Fotosyntéza a dýchanie Procesy dýchania a fotosyntézy. I. etapa – prípravná

Každý živý tvor na planéte potrebuje na prežitie potravu alebo energiu. Niektoré organizmy sa živia inými tvormi, zatiaľ čo iné si môžu produkovať svoje vlastné živiny. Vyrábajú si vlastnú potravu, glukózu, v procese nazývanom fotosyntéza.

Fotosyntéza a dýchanie sú vzájomne prepojené. Výsledkom fotosyntézy je glukóza, ktorá sa ako chemická energia ukladá v tele. Táto uložená chemická energia pochádza z premeny anorganického uhlíka (oxidu uhličitého) na organický uhlík. Proces dýchania uvoľňuje uloženú chemickú energiu.

Okrem produktov, ktoré vyrábajú, potrebujú rastliny na prežitie aj uhlík, vodík a kyslík. Voda absorbovaná z pôdy poskytuje vodík a kyslík. Počas fotosyntézy sa uhlík a voda používajú na syntézu potravy. Rastliny tiež potrebujú dusičnany na tvorbu aminokyselín (aminokyselina je zložka na výrobu bielkovín). Okrem toho potrebujú horčík na výrobu chlorofylu.

Poznámka:Živé veci, ktoré závisia od iných potravín, sa nazývajú. Bylinožravce, ako sú kravy, ako aj rastliny, ktoré sa živia hmyzom, sú príkladmi heterotrofov. Živé tvory, ktoré si vyrábajú vlastnú potravu, sa nazývajú. Zelené rastliny a riasy sú príkladmi autotrofov.

V tomto článku sa dozviete viac o tom, ako prebieha fotosyntéza v rastlinách a aké sú podmienky potrebné na tento proces.

Definícia fotosyntézy

Fotosyntéza je chemický proces, pri ktorom rastliny, niektoré riasy a riasy produkujú glukózu a kyslík z oxidu uhličitého a vody, pričom ako zdroj energie využívajú iba svetlo.

Tento proces je pre život na Zemi mimoriadne dôležitý, pretože sa pri ňom uvoľňuje kyslík, od ktorého závisí všetok život.

Prečo rastliny potrebujú glukózu (potravu)?

Rovnako ako ľudia a iné živé bytosti, aj rastliny potrebujú jedlo, aby zostali nažive. Hodnota glukózy pre rastliny je nasledovná:

• Glukóza získaná z fotosyntézy sa používa počas dýchania na uvoľnenie energie, ktorú rastlina potrebuje na ďalšie životne dôležité procesy.
• Rastlinné bunky tiež premieňajú časť glukózy na škrob, ktorý sa používa podľa potreby. Z tohto dôvodu sa mŕtve rastliny využívajú ako biomasa, pretože uchovávajú chemickú energiu.
• Glukóza je tiež potrebná na výrobu iných chemikálií, ako sú bielkoviny, tuky a rastlinné cukry potrebné pre rast a ďalšie základné procesy.

Fázy fotosyntézy

Proces fotosyntézy je rozdelený do dvoch fáz: svetla a tmy.

Svetelná fáza fotosyntézy

Ako už názov napovedá, svetelné fázy potrebujú slnečné svetlo. Pri reakciách závislých od svetla je energia slnečného žiarenia absorbovaná chlorofylom a premenená na uloženú chemickú energiu vo forme molekuly nosiča elektrónov NADPH (nikotínamid adenín dinukleotid fosfát) a molekuly energie ATP (adenozín trifosfát). Svetelné fázy sa vyskytujú v tylakoidných membránach v chloroplastoch.

Temná fáza fotosyntézy alebo Calvinov cyklus

V tmavej fáze alebo Calvinovom cykle poskytujú excitované elektróny zo svetlej fázy energiu na tvorbu sacharidov z molekúl oxidu uhličitého. Fázy nezávislé na svetle sa niekedy nazývajú Calvinov cyklus kvôli cyklickej povahe procesu.

Hoci tmavé fázy nevyužívajú svetlo ako reaktant (a v dôsledku toho sa môžu vyskytnúť vo dne alebo v noci), vyžadujú na svoje fungovanie produkty reakcií závislých od svetla. Svetlo nezávislé molekuly závisia od molekúl nosičov energie ATP a NADPH, aby vytvorili nové sacharidové molekuly. Po prenose energie do molekúl sa nosiče energie vracajú do svetelných fáz, aby získali viac energetických elektrónov. Okrem toho sa svetlom aktivuje niekoľko enzýmov tmavej fázy.

Schéma fáz fotosyntézy

Poznámka: To znamená, že tmavé fázy nebudú pokračovať, ak sú rastliny príliš dlho zbavené svetla, pretože využívajú produkty svetlých fáz.

Štruktúra listov rastlín

Nemôžeme úplne pochopiť fotosyntézu bez toho, aby sme vedeli viac o štruktúre listov. List je prispôsobený na to, aby zohrával dôležitú úlohu v procese fotosyntézy.

Vonkajšia štruktúra listov

• Námestie

Jednou z najdôležitejších vlastností rastlín je veľká plocha listov. Väčšina zelených rastlín je široká, plochá a otvorené listy ktoré sú schopné zachytiť čo najviac solárna energia(slnečné svetlo) podľa potreby pre fotosyntézu.

• Centrálna žila a stopka

Stredné rebro a stopka sa spájajú a tvoria základ listu. Stopka umiestni list tak, aby dostal čo najviac svetla.

• listová čepeľ

Jednoduché listy majú jednu listovú čepeľ, zatiaľ čo zložené listy majú niekoľko. Listová čepeľ je jednou z najdôležitejších zložiek listu, ktorá sa priamo podieľa na procese fotosyntézy.

• žily

Sieť žíl v listoch prenáša vodu zo stoniek na listy. Uvoľnená glukóza je tiež posielaná do iných častí rastliny z listov cez žily. Okrem toho tieto časti listu podopierajú a držia dosku listu naplocho pre lepšie zachytenie slnečného žiarenia. Usporiadanie žiliek (venácia) závisí od druhu rastliny.

• listová báza

Báza listu je jeho najnižšia časť, ktorá je kĺbovo spojená so stonkou. Na spodnej časti listu je často pár paliet.

• okraj listu

V závislosti od typu rastliny môže mať okraj listu rôzne tvary, vrátane: celistvý, zúbkovaný, zúbkovaný, vrúbkovaný, vrúbkovaný atď.

• Špička listu

Rovnako ako okraj listu, vrch je rôznych tvarov, vrátane: ostré, okrúhle, tupé, predĺžené, zatiahnuté atď.

Vnútorná štruktúra listov

Nižšie je podrobný diagram vnútornej štruktúry tkanív listov:

• Kutikula

Kutikula pôsobí ako hlavná, ochranná vrstva na povrchu rastliny. Spravidla je na vrchu listu hrubší. Kutikula je pokrytá voskovitou látkou, ktorá chráni rastlinu pred vodou.

• Epidermis

Epidermis je vrstva buniek, ktorá je kožným tkanivom listu. Jeho hlavnou funkciou je chrániť vnútorné tkanivá listu pred dehydratáciou, mechanickým poškodením a infekciami. Reguluje tiež proces výmeny plynov a transpirácie.

• mezofyl

Mesofyl je hlavným tkanivom rastliny. Tu prebieha proces fotosyntézy. Vo väčšine rastlín je mezofyl rozdelený do dvoch vrstiev: horná je palisádová a spodná je hubovitá.

• Ochranné bunky

Ochranné bunky sú špecializované bunky v epiderme listu, ktoré sa používajú na kontrolu výmeny plynov. Vystupujú ochranná funkcia pre prieduchy. Stomatálne póry sa zväčšia, keď je voda voľne dostupná, inak sa ochranné bunky stanú letargickými.

• Stómia

Fotosyntéza závisí od prenikania oxidu uhličitého (CO2) zo vzduchu cez prieduchy do mezofylových tkanív. Kyslík (O2), získaný ako vedľajší produkt fotosyntézy, opúšťa rastlinu cez prieduchy. Keď sú prieduchy otvorené, voda sa stráca vyparovaním a musí sa dopĺňať prietokom transpirácie vodou, ktorú zachytávajú korene. Rastliny sú nútené vyrovnávať množstvo absorbovaného CO2 zo vzduchu a stratu vody cez stomatálne póry.

Podmienky potrebné pre fotosyntézu

Nasledujú podmienky, ktoré rastliny potrebujú na uskutočnenie procesu fotosyntézy:

• Oxid uhličitý. Bezfarebný zemný plyn bez zápachu, ktorý sa nachádza vo vzduchu a má vedecké označenie CO2. Vzniká pri spaľovaní uhlíka a organických zlúčenín a vyskytuje sa aj pri dýchaní.
• Voda. Transparentná tekutá chemikália, bez zápachu a chuti (za normálnych podmienok).
• Svetlo. Hoci je pre rastliny vhodné aj umelé svetlo, prirodzené slnečné svetlo vo všeobecnosti vytvára najlepšie podmienky pre fotosyntézu, pretože obsahuje prirodzené ultrafialové žiarenie, ktoré má na rastliny pozitívny vplyv.
• Chlorofyl. Je to zelený pigment nachádzajúci sa v listoch rastlín.
• Živiny a minerály. Chemikálie a organické zlúčeniny, ktoré korene rastlín absorbujú z pôdy.

Čo sa tvorí v dôsledku fotosyntézy?

• glukóza;
• Kyslík.

(Svetelná energia je uvedená v zátvorkách, pretože nejde o látku)

Poznámka: Rastliny prijímajú CO2 zo vzduchu cez listy a vodu z pôdy cez korene. Svetelná energia pochádza zo Slnka. Vzniknutý kyslík sa uvoľňuje do vzduchu z listov. Výsledná glukóza sa môže premeniť na iné látky, ako je škrob, ktorý sa používa ako zásobáreň energie.

Ak faktory podporujúce fotosyntézu chýbajú alebo sú prítomné v nedostatočnom množstve, môže to negatívne ovplyvniť rastlinu. Napríklad menej svetla vytvára priaznivé podmienky pre hmyz, ktorý požiera listy rastliny, zatiaľ čo nedostatok vody ho spomaľuje.

Kde prebieha fotosyntéza?

Fotosyntéza prebieha vo vnútri rastlinných buniek, v malých plastidoch nazývaných chloroplasty. Chloroplasty (väčšinou sa nachádzajú v mezofylovej vrstve) obsahujú zelenú látku nazývanú chlorofyl. Nižšie sú uvedené ďalšie časti bunky, ktoré spolupracujú s chloroplastom na fotosyntéze.

Štruktúra rastlinnej bunky

Funkcie častí rastlinných buniek

• : poskytuje štrukturálnu a mechanickú podporu, chráni bunky pred baktériami, fixuje a definuje tvar bunky, riadi rýchlosť a smer rastu a dáva tvar rastlinám.
• : poskytuje platformu pre väčšinu chemických procesov riadených enzýmami.
• : pôsobí ako bariéra, ktorá riadi pohyb látok do bunky a von z bunky.
• : ako je opísané vyššie, obsahujú chlorofyl, zelenú látku, ktorá počas fotosyntézy absorbuje svetelnú energiu.
• : dutina v bunkovej cytoplazme, ktorá uchováva vodu.
• : obsahuje genetickú značku (DNA), ktorá riadi činnosť bunky.

Chlorofyl absorbuje svetelnú energiu potrebnú na fotosyntézu. Je dôležité poznamenať, že nie všetky farebné vlnové dĺžky svetla sú absorbované. Rastliny pohlcujú najmä červené a modré vlnové dĺžky – neabsorbujú svetlo v zelenej oblasti.

Oxid uhličitý počas fotosyntézy

Rastliny prijímajú oxid uhličitý zo vzduchu cez listy. Oxid uhličitý presakuje cez malý otvor v spodnej časti listu - prieduch.

Spodná strana listu má voľne rozmiestnené bunky, aby oxid uhličitý mohol dosiahnuť ďalšie bunky v liste. Umožňuje tiež kyslíku produkovanému fotosyntézou ľahko opustiť list.

Oxid uhličitý je prítomný vo vzduchu, ktorý dýchame, vo veľmi nízkych koncentráciách a je nevyhnutným faktorom v temnej fáze fotosyntézy.

Svetlo v procese fotosyntézy

Plech má zvyčajne veľkú plochu, takže môže absorbovať veľa svetla. Jeho vrchný povrch je chránený pred stratou vody, chorobami a poveternostnými vplyvmi vosková vrstva (kutikula). Horná časť plachty je miesto, kde dopadá svetlo. Táto vrstva mezofylu sa nazýva palisáda. Je prispôsobený absorbovať Vysoké číslo svetlo, pretože obsahuje veľa chloroplastov.

Vo svetelných fázach sa proces fotosyntézy zvyšuje s väčším množstvom svetla. Viac molekúl chlorofylu sa ionizuje a vytvára sa viac ATP a NADPH, ak sú svetelné fotóny zamerané na zelený list. Aj keď je svetlo vo svetelných fázach mimoriadne dôležité, treba si uvedomiť, že jeho priveľa môže poškodiť chlorofyl a znížiť proces fotosyntézy.

Svetelné fázy nie sú príliš závislé od teploty, vody alebo oxidu uhličitého, hoci všetky sú potrebné na dokončenie procesu fotosyntézy.

Voda počas fotosyntézy

Rastliny dostávajú vodu potrebnú na fotosyntézu cez korene. Majú koreňové chĺpky, ktoré rastú v pôde. Korene sa vyznačujú veľkým povrchom a tenkými stenami, čo umožňuje vode cez ne ľahko prechádzať.

Na obrázku sú rastliny a ich bunky s dostatkom vody (vľavo) a jej nedostatkom (vpravo).

Poznámka: Koreňové bunky neobsahujú chloroplasty, pretože sú zvyčajne v tme a nemôžu sa fotosyntetizovať.

Ak rastlina neabsorbuje dostatok vody, vädne. Bez vody rastlina nebude schopná dostatočne rýchlo fotosyntetizovať a môže dokonca zomrieť.

Aký význam má voda pre rastliny?

• Poskytuje rozpustené minerály, ktoré podporujú zdravie rastlín;
• Je prostriedkom na prepravu;
• Podporuje stabilitu a vzpriamenosť;
• Chladí a nasýti vlhkosťou;
• Umožňuje uskutočňovať rôzne chemické reakcie v rastlinných bunkách.

Význam fotosyntézy v prírode

Biochemický proces fotosyntézy využíva energiu slnečného žiarenia na premenu vody a oxidu uhličitého na kyslík a glukózu. Glukóza sa v rastlinách používa ako stavebné kamene na rast tkanív. Fotosyntéza je teda spôsob, akým sa tvoria korene, stonky, listy, kvety a plody. Bez procesu fotosyntézy nemôžu rastliny rásť ani sa rozmnožovať.

• Výrobcovia

Rastliny sú vďaka svojej fotosyntetickej schopnosti známe ako producenti a slúžia ako chrbtica takmer každého potravinového reťazca na Zemi. (Rasy sú ekvivalentom rastliny). Všetko jedlo, ktoré jeme, pochádza z organizmov, ktoré sú fotosyntetické. Jeme priamo tieto rastliny alebo jeme zvieratá, ako sú kravy alebo ošípané, ktoré konzumujú rastlinnú potravu.

• Základ potravinového reťazca

V rámci vodných systémov tvoria základ potravinového reťazca aj rastliny a riasy. Riasy slúžia ako potrava, ktorá zase slúži ako zdroj potravy pre väčšie organizmy. Bez fotosyntézy vo vodnom prostredí by bol život nemožný.

• Odstránenie oxidu uhličitého

Fotosyntéza premieňa oxid uhličitý na kyslík. Počas fotosyntézy sa oxid uhličitý z atmosféry dostáva do rastliny a potom sa uvoľňuje ako kyslík. V dnešnom svete, kde hladiny oxidu uhličitého stúpajú alarmujúcou rýchlosťou, je každý proces, ktorý odstraňuje oxid uhličitý z atmosféry, pre životné prostredie dôležitý.

• Kolobeh živín

Rastliny a iné fotosyntetické organizmy hrajú dôležitú úlohu v kolobehu živín. Dusík vo vzduchu je fixovaný v rastlinných tkanivách a stáva sa dostupným pre tvorbu bielkovín. Stopové prvky nachádzajúce sa v pôde môžu byť tiež začlenené do rastlinného tkaniva a sprístupnené bylinožravcom vyššie v potravinovom reťazci.

• fotosyntetická závislosť

Fotosyntéza závisí od intenzity a kvality svetla. Na rovníku, kde je dostatok slnečného svetla po celý rok a voda nie je limitujúcim faktorom, majú rastliny vysokú rýchlosť rastu a môžu byť dosť veľké. Naopak v hlbších častiach oceánu je fotosyntéza menej častá, pretože svetlo nepreniká týmito vrstvami a v dôsledku toho je tento ekosystém neplodnejší.

Kandidát poľnohospodárskych vied A. TARABRIN

VEĽKÁ VEDA V MALEJ ZÁHRADE

Je známe, že každá rastlina „vyrába“ potravu nielen z pôdy, ale aj zo vzduchu. 95 % úrody je determinované organickými látkami získanými v zelených listoch vďaka vzdušnej výžive rastlín – fotosyntéze a len zvyšných 5 % závisí od pôdnej alebo minerálnej výživy.

Väčšina záhradkárov sa však zameriava predovšetkým na minerálnu výživu. Pravidelne hnojia, uvoľňujú pôdu, vodu a zabúdajú na výživu rastlín. Ani približne sa nedá povedať, koľko „nedostávame“ úrody len preto, že akoby „nevšímame“ fotosyntézu.

Rozsah fotosyntézy a jej význam v prírode možno posúdiť podľa množstva slnečnej energie zachytenej zelenými listami a „zakonzervovanej“ v rastlinách. Len suchozemské rastliny uložia každý rok toľko energie vo forme uhľohydrátov, koľko by mohlo spotrebovať stotisíc veľkých miest za 100 rokov!

O zmysle a podstate fotosyntézy hovoril K. A. Timiryazev v roku 1878 vo svojej známej knihe „Život rastlín“. "Raz niekde dopadol na Zem slnečný lúč, ale nedopadol na neúrodnú pôdu, dopadol na zelené steblo pšenice, či skôr na zrnko chlorofylu. Dopadol naň, zhasol, prestal byť svetlom." , ale nezmizol, len míňal peniaze na vnútornú prácu. V tej či onej podobe sa dostal do zloženia chleba, ktorý nám slúžil ako potrava. Premenila sa na naše svaly, na naše nervy. Tento lúč nás zahrieva. Uvádza nás do pohybu. Možno nám to v tejto chvíli hrá v mozgu... „Tieto slová zatiaľ nezostarli, za posledné roky sa len spresňovali a dopĺňali o nové údaje o dýchaní.

U rastlín je dýchanie v podstate opakom fotosyntézy. Molekula glukózového cukru sa oxiduje vzdušným kyslíkom na oxid uhličitý a vodu, čím sa uvoľňuje energia uložená v sacharidoch. Táto energia sa využíva na realizáciu a podporu všetkých životných procesov: vstrebávanie a vyparovanie vody a minerálnych solí, rast a vývoj rastlín.

Práve vo výdaji energie a jej nasmerovaní na potreby rastlín je hlavný zmysel dýchania, ktoré sa vyskytuje vo všetkých živých bunkách rastlín.

V skutočnosti dýchanie podporuje samotný život na Zemi! Ale ako presne sa to stane? Akú formu energie? Bez toho, aby sme zachádzali do detailov, povedzme, že celý zmysel dýchania je tvorba kyseliny adenozíntrifosforečnej alebo skrátene ATP - organickej látky, ktorá zahŕňa dusíkatú bázu adenín, päťuhlíkový cukor ribózu (spolu tvoria adenozín) a tri zvyšky kyseliny fosforečnej prepojené fosfátovou väzbou, pri ktorej rozpade sa uvoľňuje energia potrebná pre všetok život na Zemi.

Obrazne sa to dá porovnať s prevádzkou batérie, ktorá dáva energiu podľa potreby a v rastlinách sa dobíja vďaka slnečnej energii pri fotosyntéze.

Veda a život // Ilustrácie

Rez listu pod mikroskopom. Pri vstupe vody sa tenké vonkajšie steny buniek naťahujú a ťahajú so sebou hrubšie vnútorné. V tomto čase sa otvoria prieduchy (otvory): z listu sa uvoľňuje kyslík a vstupuje do neho oxid uhličitý.

Slnko mení svoju polohu počas dňa, pričom opisuje oblúkovú dráhu približne 60° v zime a 120° alebo viac v lete. Toto je potrebné vziať do úvahy pri výbere miesta pre skleník.

Živý plot výška nie viac ako 1,8 metra, rastúca južne a západne od skleníka, zníži silu prevládajúcich vetrov bez toho, aby spôsobovala tienenie. Plot na severnej strane, umiestnený blízko skleníka, nevrhá tieň.

Prieduchy inštalované na streche a bočných stenách skleníka zachytávajú prúdenie studeného vzduchu a smerujú ho dole k podlahe. Keď sa prúd zohreje, stúpa a vystupuje cez prieduchy umiestnené na záveternej strane.

V praxi sa ukazuje, že úroda rastlín je rozdiel medzi fotosyntézou a dýchaním: čím vyššia je fotosyntéza a čím nižšie dýchanie, tým vyššia je úroda a naopak. V prírode sa fotosyntéza mení pomerne málo. Ale dýchanie sa môže zvýšiť sto alebo dokonca tisíckrát. Pomer medzi produkujúcimi a konzumnými časťami rastlín je navyše založený na princípe: jedna s dvojnožkou (fotosyntéza) - sedem s lyžicou (dych). V skutočnosti sa fotosyntéza vyskytuje iba v listoch a iba počas dňa na svetle, zatiaľ čo rastliny dýchajú nepretržite a akumulácia organických látok (základ úrody) je možná iba vtedy, ak fotosyntéza ďaleko prevyšuje dýchanie. Bohužiaľ sa to stáva oveľa menej často, ako by sme chceli.

Navyše to všetko teraz zvážime v trochu zjednodušenej forme. Rastlina je v skutočnosti jediný holistický organizmus, v ktorom sú všetky procesy úzko prepojené na jednej strane navzájom, na druhej strane s prostredím: svetlom, teplom, vlhkosťou. Vplyv vonkajšie podmienky je to ťažké pre každú rastlinu, pretože v prírode všetky podmienky pôsobia na rastlinu súčasne. A doteraz nevieme, kde končí pôsobenie jedného z nich a začína pôsobenie druhého a aký konkrétny stav sa v danom období rastu a vývoja rastliny ukazuje ako rozhodujúci.

Na zodpovedanie tejto otázky boli postavené obrovské skleníky s plne kontrolovanou klímou – klimatrónmi. Jedným z nich je klimatrón botanickej záhrady Missouri v St. Louis (USA), ktorú postavil významný americký vedec F. Vent. Zistil, že zo všetkých vonkajších podmienok je pri raste paradajok rozhodujúca nočná teplota. Ak v noci vystúpila nad 24 alebo klesla pod 16 stupňov, plody vôbec nesadli. Pre zber zemiakov bola rozhodujúca aj nočná teplota. Hľuzy sa najlepšie tvorili pri nočnej teplote okolo 12 stupňov. Preto v horúcom lete 1999 v mnohých oblastiach našej krajiny, vrátane Moskovskej oblasti, klesla úroda zemiakov o polovicu v porovnaní s predchádzajúcimi rokmi.

Teplota sa často ukáže byť takmer „hlavným nepriateľom“ budúcej úrody, a to nielen vtedy, keď je príliš nízka, ale aj v prípadoch, keď je oveľa vyššia ako optimálna. Nemeckí vedci X. Lier, G. Polster zistili, že za jasných slnečných dní sú na zber najproduktívnejšie skoré ranné hodiny, keď teplota vzduchu nepresahuje 20-25 °C. Nárast organickej hmoty je v tomto čase 30-krát väčší ako pri vyšších teplotách.

A to je celkom pochopiteľné a pochopiteľné. Práve v ranných hodinách dosahuje fotosyntéza maximum, kým dýchanie, ktoré je silne závislé od teploty, sa stáva minimálnym. To je dôvod, prečo rastliny obzvlášť reagujú na ranné zalievanie. Voda, najmä uhorky, paradajky, cuketa, vyžaduje veľa a najlepšie nie veľmi studenú.

Rastliny sa pri pestovaní v interiéri dostanú do úplne nezvyčajného a nezvyčajného prostredia. V skleníkových podmienkach často začnú všetky vonkajšie faktory pôsobiť akoby proti rastlinám. Keď sa snažíme rastliny chrániť pred chladom pomocou obyčajného filmu, nemôžeme ich zachrániť pred prehriatím, čo je oveľa ťažšie. Dokonca aj na jar teplota v skleníkoch niekedy prekračuje optimum (asi 20 stupňov). Čo povedať o období apríl - august?

V zamračených dňoch sa skleník nedobrovoľne zmení na žalár pre rastliny, priemerné slnečné lúče sotva preniknú filmom. V dôsledku nedostatku svetla fotosyntéza prudko klesá, zatiaľ čo dýchanie prebieha ako obvykle, často prekrýva fotosyntézu a výrazne znižuje budúcu úrodu.

Ďalší problém číha na rastliny v skleníku za jasných teplých slnečných dní. Skleník sa v takýchto dňoch mení na horúcu púšť. „Prehrievanie“ listov a nedostatok oxidu uhličitého – hlavnej „suroviny“ na tvorbu sacharidov – vedú k prudkému poklesu fotosyntézy. Pripomeňme, že vzduch obsahuje len 0,03 % oxidu uhličitého, čiže 3 diely na 10 000 dielov vzduchu, a nedostatok tohto plynu v skleníkoch počas dňa je celkom bežný. Na druhej strane, dýchanie sa zvýši sto alebo dokonca tisíckrát (v závislosti od teploty). Prirodzene, v týchto hodinách hromadenie sacharidov neprichádza do úvahy. Naopak, rastlina stráca aj to, čo bolo nahromadené v priaznivejšom čase.

Čo by mal robiť záhradník? V prvom rade pravidelne sledujte teplotu pomocou teplomerov umiestnených vo vnútri a mimo skleníka alebo lepšie psychrometra (zariadenia s dvoma teplomermi, z ktorých jeden má nádržku pokrytú vlhkou handričkou), čo vám umožní súčasne sledovať teplotu. a relatívnej vlhkosti vzduchu, čo je veľmi dôležité. Na ochranu pred prehrievaním je dobré mať široké dvere na oboch koncových stenách skleníka. Spolu s čerstvým studeným vzduchom sa cez pootvorené dvere do skleníka rúti prúd oxidu uhličitého, ktorý výrazne zvyšuje fotosyntézu, najmä pri nedostatku svetla.

Ak to nestačí, sú potrebné bočné okná, najjednoduchšie je pribiť fóliu zo strán dolu drevené lamely a zrolujte ho do požadovanej výšky.

Niekoľko slov o pôdnej výžive rastlín. Doteraz mnohí záhradkári veria, že bohatú úrodu zeleniny možno dopestovať len s pomocou organických hnojív. Minerálne hnojivá sú podľa ich názoru pevné toxické dusičnany.

Čo sa týka dusičnanov, existuje veľmi múdre prikázanie: "Neprekrmovať!" Hnojivá by sa mali aplikovať toľko, koľko rastliny potrebujú, a nie okamžite, ale po častiach, keď sa spotrebujú. O tom všetkom už veľakrát písal časopis „Veda a život“ (pozri č. 4, 1992; č. 6, 1993; č. 3, 4, 5, 1999).

Na záver pár slov o pestovaní zeleniny na balkónoch a lodžiach. Žijeme v jednoizbový byt Na druhom poschodí tehlový dom v okrese Krasnogorsk v Moskovskej oblasti. V blízkosti nie sú žiadne budovy ani tieniace stromy. Veľkosť balkóna je 3 metre x 70 cm.Zeleninu pestujeme podľa metódy amerického zeleninára Dr.J.Mittlidera na zmesi pilín a piesku. Vezmeme šesť litrové hrnčeky pilín (bez triesok), tri hrnčeky piesku (bez hliny), dve polievkové lyžice (s vrchnou časťou) živnej zmesi č. 1 a jednu polievkovú lyžicu (s vrchnou časťou) zmesi č. 2. Pripravíme zmes č. 1 takto: 5 kg mletého vápenca alebo dolomitovej múky zmiešanej so 40 g kyseliny boritej; zmes č. 2-3 kg komplexného hnojiva Azofoska sa zmieša so 450 g (dva a pol pohára) síranu horečnatého a 3 čajovými lyžičkami (bez vrchnej časti) kyseliny boritej a molybdénovej.

Pripravenou zmesou naplníme plastové korýtka na kvety a umývadlá s 0,5 cm otvormi na dne a bokoch. Na výživu rastlín v 1 litri horúca voda rozpustíme štyri čajové lyžičky (vrchom) zmesi č.2. Vždy pred kŕmením odoberieme 100 g roztoku z pripravenej nádoby a 10x zriedime vodou. Toto množstvo stačí na nakŕmenie asi 10 rastlín. Frekvencia kŕmenia: za jasného teplého slnečného počasia - raz za 7-10 dní, v chladnom a zamračenom počasí - dvakrát mesačne.

Uhorky pestujeme v korýtkach, paradajky v kotlinách po 1-3 kusoch, podľa veľkosti riadu. Z každého kríka zbierame kilogram paradajok. Pestujeme ich najmä z kupovaných sadeníc. Je pravda, že v roku 1999 sami pestovali sadenice, ale trochu meškali so zasiatím semien a vyrástli z nich „hračkárske“ paradajky vysoké 40 cm, úplne posiate jasne červeným ovocím, každé vo veľkosti slivky. Ale boli také krásne, že mnohí okoloidúci sa mimovoľne zastavili, aby obdivovali tento zázrak.

Každý balkón má svoje podmienky na pestovanie rastlín a nedá sa dopredu povedať, že na severnej strane bude všetka zelenina rásť zle a na južnej naopak dobre. Nevyhnutná podmienka pre všetky prípady: presklené čelo a najmä koncové strany balkóna by sa mali otvárať na celú šírku. Ak tomu tak nie je, je lepšie nechať balkón alebo lodžiu nezasklenú a v chladnom počasí priviesť do miestnosti rastliny.

ZÁHRADNÍK - POZN

Veľa nových odrôd zeleninové plodiny umožňujú vyhnúť sa nesúladu ich požiadaviek s reálnymi pestovateľskými podmienkami. Takže odolné voči: nedostatku svetla - hybridy paradajok F 1 Olya, baklažán F 1 Pluton, šalátové odrody Ballet, Keltic; na nízke teploty - tekvicové odrody Smile, berlínsky petržlen, detroitská repa, reďkovky Chernavka, uhorky Sirius, hybridy paradajok F 1 Lelya, F 1 Olya; do sucha - hybridy uhoriek F 1 Mazay, odrody reďkovky Zlata, baklažán Quartet.

Zaujímavý fakt z biológie je ten proces fotosyntézy vykonávané iba počas dňa pomocou slnečnej energie. Kde berú rastliny energiu v noci, keď nie je možná fotosyntéza? Čo sa stane v zime, keď stromy zhadzujú zelené listy? Je život rastliny úplne zmrazený? V článku sa dozvieme všetko o dýchaní rastlín.

Prvá vec, ktorú sa zvyčajne učíme o rastlinách na hodinách biológie, je, že oni zásobujú nás kyslíkom a odstraňujú oxid uhličitý zo vzduchu. Áno, skutočne, rastliny v procese fotosyntézy využívajú CO2 na syntézu cukrov a uvoľňovanie kyslíka. Ale čo dýchanie? Dýchajú rastliny?

Rastliny, ako vy a ja, sú príbuzné aeróbne organizmyčo znamená, že na prežitie potrebujú kyslík. V rastlinných bunkách, rovnako ako v bunkách iných jadrových organizmov, existujú "energetické stanice" - mitochondrie. Prečo?

Proces dýchania rastlín

Pri dýchaní sa v mitochondriách pomocou kyslíka „spaľujú“ organické látky (zvyčajne sacharidy). Syntetizuje sa energetická mena buniek - ATP, vzniká voda, oxid uhličitý a časť energie sa uvoľňuje vo forme tepla.

takže, fotosyntéza v rastlinách sa deje vo svete a dýchanie - 24 hodín denne! Fotosyntézu vykonávajú iba zelené časti rastlín a všetky ich časti dýchajú!

deň kedy fotosyntéza a dýchanie sa vykonávajú súčasne, množstvo vyprodukovaného kyslíka zvyčajne prevyšuje množstvo uvoľneného oxidu uhličitého. V noci sa do ovzdušia dostáva len oxid uhličitý.

To je práve dôvod existencie falošných predstáv o upírskych rastlinách, ktoré odoberajú energiu (vysvetľuje sa to nadmernou spotrebou kyslíka a uvoľňovaním oxidu uhličitého). Ale museli ste stráviť noc v lese v stane?

Pravdepodobne bolo ľahké dýchať a nikto necítil nedostatok kyslíka. Je potrebné pochopiť, že množstvo oxidu uhličitého emitovaného rastlinou alebo kyslíka absorbovaného v noci je zanedbateľné v porovnaní s množstvom kyslíka, ktoré uvoľňuje počas dňa.

V skutočnosti ľudia pri dýchaní emitujú podstatne viac oxidu uhličitého ako rastliny. Na to, aby vzniklo toľko oxidu uhličitého, koľko bežný človek vypustí, by bolo potrebných takmer 10 000 kg rastlín! Ak je ich vo vašej spálni práve toľko, otvorte dvere a okná. Nie tak veľa? Dobre sa vyspi!

takže, izbové rastliny - krásne dodávatelia kyslíka, najmä v zimné obdobie. Mnohé z nich majú baktericídne vlastnosti a jeden z nich lepšie spôsobyčistenie vzduchu - správne terénne úpravy miestnosti vrátane použitia rastlín, ktoré emitujú fytoncídy (prírodné antibiotiká). Zistilo sa, že ľudia, ktorí majú doma veľa rastlín, sú oveľa menej náchylní na ochorenie, najmä na chrípku.

Od čoho závisí dýchanie rastlín?

listy, stonky, korene a dokonca aj kvety. Zaujímavé je, že korene dýchajú menej ako fotosyntetické listy. A okvetné lístky (upravené listy) dýchajú 18-20 krát aktívnejšie ako listy. Listnaté stromy dýchajú aktívnejšie ako ihličnany a suché rastliny - sukulenty - majú veľmi nízku rýchlosť dýchania.

Intenzita dýchania závisí od mnohých faktorov: ročná doba, denná doba, teplota, intenzita svetla atď.

Celkovo sa v procese vývoja buniek, tkanív a orgánov rastlín intenzita dýchania najskôr zvyšuje, dosahuje maximum v čase maximálnej rýchlosti rastu a potom postupne klesá. V období aktívneho rastu potrebuje človek aj viac energie.

Mladé stromy vynakladajú tretinu denných produktov fotosyntézy na dýchanie. Časti rastlín, ktoré dokončili rast (staré listy, stonky, drevo alebo zrelé semená), majú nízku rýchlosť dýchania, ale nikdy neklesne na nulu.

Rastliny majú aj obdobia krátkodobého a zvýšeného dýchania. AT šťavnaté ovocie pred úplným dozretím nastáva prechodná (2-3 dni) aktivácia dýchania – klimakterický vzostup dýchania. Príkladom prejavu aktívneho dýchania rastlín je vysoký obsah oxidu uhličitého (až 13 %, bežne 0,03 %) v atmosfére výťahov, kde sa skladuje obilie.

V dôsledku dýchania, voda, ktorý semená zvlhčuje a uvoľňuje teplo. V takýchto miestnostiach sa veľmi ťažko dýcha. Teplota semien vo výťahoch môže dosiahnuť + 60-90 ° C a potom semená "spália" a strácajú schopnosť klíčiť.

Dýchanie závisí od atmosferický tlak. Americký biológ Frank Brown zistil, že dýchanie v bunkách hľúz zemiakov sa zvyšuje so zvyšujúcim sa atmosférickým tlakom a naopak. Zemiakové oči o dva dni skôr ako barometer „predpovedajú“ zmenu počasia. Pred dažďom, teda na zníženie tlaku, zadržia dych.

od -25 ° C do + 50-60 ° C. Pre väčšinu rastlín minimálna teplota dýchanie je 0 ° C. V rozsahu teplôt od 0 ° C do 30 ° C, so zvýšením teploty o každých 10 ° C, sa intenzita dýchania zvyšuje iba 2 krát. Pri teplotách nad 40-50 ° C sa dýchanie spomaľuje.

Vysoké teploty- jeden z dôvodov zvýšeného dýchania tropických rastlín, ktoré "spália" 70-80% denných produktov fotosyntézy. Najpriaznivejšia teplota pre dýchanie je 35 – 40 ° C, pre fotosyntézu je o 5 – 10 ° C nižšia. Preto pri vysokých teplotách rastlina intenzívne spotrebúva organické látky a ich syntéza sa takmer zastaví, čo vedie k zníženiu úroda mnohých druhov rastlín.

Čo sa stane s rastlinami v zime?

Áno, rastlinyďalej dýchať v zime! Letná zásoba sacharidov stačí na prečkanie zimy a obnovenie rastu na jar. Púčiky ovocných stromov dýchajú už od -14 ° C a ihličie - aj pri -25 ° C!

Procesy dýchania v rastlinách postihnutých chorobou sa zlepšujú. Profesor S. E. Yarwood z Kalifornskej univerzity meral teplotu listov rastlín infikovaných vírusom alebo hubou a porovnával ju s teplotou zdravej rastliny. Teplota chorých častí rastliny sa zvýšila až o 2 ° C.

Nepripomínajú vám rastliny choré deti? Myslite na seba s teplotou 38,6 ° C. Zvýšená teplota u rastlín odolných voči chorobám trvá dlhšie ako u neodolných. Ukazuje sa, že za takýchto podmienok bunky syntetizujú ochranné fenolové zlúčeniny, ktoré sú jedovaté pre patogény. Zranené rastliny tiež ťažko dýchajú, čo tiež vedie k citeľnému zvýšeniu ich teploty v oblastiach poškodenia.

Dýchanie nie je len proces dodávania energie pre rast a vývoj rastlinného organizmu. Vstrebávanie vody a výživných minerálnych prvkov závisí od dýchania. V medzistupňoch dýchania vznikajú zlúčeniny (organické kyseliny, cukor), ktoré sa využívajú pri rôznych metabolických reakciách. V suchých podmienkach sa pri dýchaní uvoľňuje voda, čo môže rastlinu zachrániť pred dehydratáciou! Ako mechanizmy zásobovania vodou ťavy, však?

Ako rastliny dýchajú?

Rastliny nemajú špeciálne dýchacie orgány podobné našim pľúcam. Kyslík sa do nich dostáva cez prirodzené otvory. Okrem toho rastliny využívajú kyslík, ktorý vzniká pri fotosyntéze. Nadzemné časti rastlín prijímajú kyslík zo vzduchu priamo cez póry.

Póry v listoch sú prieduchy, póry na konároch stromov sú šošovica. Spravidla sa prieduchy nachádzajú na spodnej strane listu. Tvoria ich špeciálne ochranné bunky obsahujúce zelený pigment chlorofyl. Cez medzeru vstupuje vzduch do listu a vlhkosť sa odparuje.

Na listoch vodných rastlín, ktorých listy plávajú na hladine vody (napríklad lekná), sa prieduchy nachádzajú iba na hornej ploche listu. Priemerný počet prieduchov na 1 mm 2 listov je 300! Menej prieduchov sa našlo v listoch tradescantia - 14 na mm 2 a najviac - v listoch duba močiarneho - 1 200 na mm 2. Korene rastlín majú póry.

Mangrovové rastliny rastú na brehoch juhovýchodnej Ázie, Oceánie, Austrálie, Madagaskaru, Rovníkovej Afriky na hranici mora a pevniny. Patrí medzi ne asi 40 druhov stromov a kríkov, ktoré sa prispôsobili prílivom a odlivom, počas ktorých sú ponorené do vody až po vrchol koruny.

Mangrovy volal obojživelné rastliny. Pri odlive je odkrytá bahnitá pôda, posiata koreňmi a takmer bez kyslíka. Ako prežijú mangrovové rastliny v takýchto podmienkach?

Mangrovy kyslík prijímajú pomocou špeciálnych dýchacích koreňov – pneumatoforov, ktoré na rozdiel od bežných rastú nahor, majú pórovitú štruktúru a veľké medzibunkové priestory vyplnené vzduchom. Listy takýchto rastlín sú tiež prispôsobené podmienkam nedostatku kyslíka.

takže, avicennia- rastlina pomenovaná po starom perzskom vedcovi-encyklopedistovi, lekárovi a filozofovi Avicennovi, - pri prílive je takmer celá pokrytá
voda a spodný povrch jeho listov je husto dospievajúci. Pod vodou sa medzi chĺpkami držia vzduchové bubliny, ktorých kyslík rastlina pri zaplavovaní využíva. A korene aviceny rastú vzpriamene a stúpajú 20-25 cm nad povrch pôdy. Vďaka dobre vyvinutému medzibunkovému systému vzduch ľahko vstupuje do koreňa.

Pneumatofory sa nachádzajú nielen v mangrovníkoch, ale aj v rastlinách rastúcich v sladkovodných močiaroch tropických a miernych zemepisných šírok. Na Novej Guinei ich majú ratanové stromy, ktoré sa používajú na výrobu nábytku. Stonky tejto liany niekedy dosahujú 200-300 m.

V Severnej Amerike sú pneumatofory cyprušteka močiarneho - stromu, ktorý dorastá 35-45 m s priemerom kmeňa až 2 m.Valcové pneumatofory tohto stromu vyčnievajú nad povrch pôdy, najmä u rastlín rastúcich pri vode. V močiari môžu ľudia chodiť po pneumatofore, ako po chodníku. Mexičania v nich aranžujú úle.

Môžu rastliny žiť bez kyslíka?

Vzduch obsahuje približne 21 % kyslíka.
To je dosť pre normálny život rastlín. Správna starostlivosť za rastlinami prispieva k normálnemu dýchaniu. Listy pravidelne umývajte alebo oprašujte. Ale nezabudnite, že by sa to malo robiť veľmi opatrne s dospievajúcimi listami, je vhodné použiť špeciálnu kefu.

Existujú prípady, keď sa rastliny ocitnú v podmienkach nedostatku kyslíka. Najčastejšie sa tento problém týka koreňov. V dobre prevzdušnenej pôde nie je kyslíka menej ako vo vzduchu - 7-12%, v zle obrábanej pôde sa jeho obsah znižuje na 2%. Preto by ste izbové rastliny nemali hojne zalievať.

Blokovanie prístupu vzduchu ku koreňom vedie k tomu, že rastlina sa doslova utopí vo vode, korene hnijú, listy padajú a žltnú.

Ako v takejto situácii pomôcť?

Vyberte rastlinu z kvetináča, očistite pôdu, opláchnite a skontrolujte korene. Ak sú silné a nepoškodené, presaďte rastlinu do črepníka s čerstvou, mierne vlhkou zeminou. Na dno črepníka nasypte keramzit alebo malé hlinené črepy (drenáž), čo prispeje k lepšej výmene plynov v koreňoch.

Črepník umiestnite na tienisté miesto mimo priameho slnečného žiarenia a zalievajte iba vtedy vrchná vrstva pôda vyschne až do hĺbky niekoľkých centimetrov. Ešte menej kyslíka vo veľmi podmáčaných pôdach. V nich sú korene poškodené, odumierajú a rast rastlín sa spomalí alebo úplne zastaví.

Mimosa, ktorá je schopná okamžite vytvárať listy v reakcii na dotyk, v anaeróbnych podmienkach znecitlivie a nereaguje na žiadne podráždenie.

Významný francúzsky vedec Louis Pasteur ukázali, že rastliny v prostredí bez kyslíka tvoria nielen CO2, ale aj alkohol. V prirodzených podmienkach je to možné za mokra.

Alkohol sa nachádza dokonca aj vo vode v rastlinách. V dôsledku častých záplav v povodí rieky Amazonky vznikajú stojaté plytké vodné útvary, ktoré sú veľmi dobre prehrievané a osvetlené. Zatopené rastliny takýchto nádrží premieňajú cukor na alkohol – prebieha proces fermentácie.

Miestni obyvatelia sa naučili používať takúto „vodu“ na výrobu nápojov. Niektoré druhy amazonských rýb sa začnú trieť až vtedy, keď je vo vodách určité množstvo alkoholu. Nevýznamné množstvo alkoholu v plodoch jabĺk, mandarínok atď. Avšak niektoré rastliny, ktoré žijú v podmienkach neustáleho zaplavovania, sa prispôsobili nedostatku kyslíka.

Takto vznikli dýchacie korene alebo pneumatofory v rastlinách mangrovníkov. Vám známy zhon má špeciálne tkanivo - aerenchým, ktorý sa vyznačuje veľkými medzibunkovými priestormi naplnenými vzduchom.

Aerenchyma Vzniká aj v koreňoch iných rastlín ako odpoveď na nedostatok kyslíka.Vytvárajú sa ďalšie korene, ktoré sú oveľa hrubšie, majú dobre vyvinutý aerenchým a zabezpečujú dýchacie procesy. Vedci zistili, že orobinca, vŕba a iné močiarne rastliny za podmienok normálneho prísunu kyslíka dýchajú 2-3 krát slabšie ako rastliny, ktoré nie sú prispôsobené na nedostatok kyslíka (hrach, fazuľa, pšenica alebo topoľ).

Fotosyntéza je proces tvorby organickej hmoty z oxidu uhličitého a vody na svetle za účasti fotosyntetických pigmentov (chlorofyl v rastlinách, bakteriochlorofyl a bakteriorhodopsín v baktériách). V modernej fyziológii rastlín sa fotosyntéza častejšie chápe ako fotoautotrofná funkcia - súbor procesov absorpcie, premeny a využitia energie svetelných kvánt pri rôznych endergonických reakciách, vrátane premeny oxidu uhličitého na organické látky.

Existujú kyslíkové a anoxygénne typy fotosyntézy. Kyslík je oveľa rozšírenejší, vykonávajú ho rastliny, sinice a prochlorofyty. V tomto článku je popísaná iba ona, samostatný článok je venovaný anoxygénnej fotosyntéze fialových a zelených baktérií, ako aj helikobaktérií.

Existujú tri stupne fotosyntézy: fotofyzikálne, fotochemické a chemické. V prvej fáze absorpcia svetelných kvánt pigmentmi, ich prechod do excitovaného stavu a prenos energie na iné molekuly fotosystému. V druhej fáze dochádza k separácii nábojov v reakčnom centre, k prenosu elektrónov pozdĺž fotosyntetického elektrónového transportného reťazca, ktorý končí syntézou ATP a NADPH. Prvé dva stupne sa súhrnne označujú ako svetlo závislé štádium fotosyntézy. Tretia etapa prebieha už bez povinnej účasti svetla a zahŕňa biochemické reakcie syntézy organických látok s využitím energie akumulovanej v štádiu závislom od svetla. Najčastejšie sa za takéto reakcie považuje Calvinov cyklus a glukoneogenéza, tvorba cukrov a škrobu z oxidu uhličitého vo vzduchu.

Dýchanie je hlavnou formou disimilácie u ľudí, zvierat, rastlín a mnohých mikroorganizmov. Pri dýchaní sa energeticky bohaté látky patriace telu úplne rozložia na energeticky chudobné anorganické konečné produkty (oxid uhličitý a voda), pričom sa na to používa molekulárny kyslík.

Vonkajšie dýchanie sa chápe ako výmena plynov medzi telom a prostredím, vrátane absorpcie kyslíka a uvoľňovania oxidu uhličitého, ako aj transport týchto plynov v tele.

Vnútorné (bunkové) dýchanie zahŕňa biochemické procesy v cytoplazme buniek a mitochondrií, vedúce k uvoľňovaniu energie.

V organizmoch, ktoré majú veľký povrch v kontakte s vonkajším prostredím, môže dôjsť k dýchaniu v dôsledku difúzie plynov priamo do buniek (napríklad v listoch rastlín, u kavitárnych živočíchov). Pri malom relatívnom povrchu sú plyny transportované krvným obehom (u stavovcov atď.) alebo v priedušnici (u hmyzu).

Chemosyntéza je metóda autotrofnej výživy, pri ktorej je zdrojom energie pre syntézu organických látok z CO2 oxidácia anorganických zlúčenín. Podobnú možnosť získavania energie využívajú len baktérie. Fenomén chemosyntézy objavil v roku 1887 ruský vedec S. N. Vinogradsky.

Je potrebné poznamenať, že energiu uvoľnenú pri oxidačných reakciách anorganických zlúčenín nemožno priamo využiť v asimilačných procesoch. Najprv sa táto energia premení na energiu makroergických väzieb ATP a až potom sa vynaloží na syntézu organických zlúčenín.

13. Energia vekosystémov

Pripomeňme, že ekosystém je súbor živých organizmov, ktoré si navzájom a s prostredím neustále vymieňajú energiu, hmotu a informácie. Najprv zvážte proces výmeny energie. Energia je definovaná ako schopnosť vykonávať prácu. Vlastnosti energie sú opísané zákonmi termodynamiky.

Prvý zákon (začiatok) termodynamiky alebo zákon zachovania energie hovorí, že energia môže prechádzať z jednej formy do druhej, ale nezaniká a nevzniká nanovo. Druhý zákon (začiatok) termodynamiky alebo zákon entropie hovorí, že entropia sa môže zvyšovať iba v uzavretom systéme. S ohľadom na energiu v ekosystémoch je vhodná nasledujúca formulácia: procesy spojené s energetickými transformáciami môžu nastať spontánne len vtedy, ak energia prechádza z koncentrovanej formy do difúznej, čiže degraduje. Meradlom množstva energie, ktoré sa stáva nedostupným na použitie, alebo inak mierou zmeny v poradí, ku ktorej dochádza pri degradácii energie, je entropia. Čím vyšší je poriadok systému, tým nižšia je jeho entropia. Akýkoľvek živý systém, vrátane ekosystému, si teda zachováva svoju životnú aktivitu, po prvé, prítomnosťou prebytku voľnej energie (energie Slnka) v prostredí; po druhé, schopnosť vďaka usporiadaniu jej základných zložiek zachytiť a sústrediť túto energiu a použiť ju na rozptýlenie do životné prostredie. Takže prvé zachytenie a následné sústredenie energie s prechodom z jednej trofickej úrovne na druhú poskytuje zvýšenie usporiadanosti, organizácie živého systému, to znamená zníženie jeho entropie.

14. Typy vzťahov medzi živými organizmami. Vnútrodruhové a medzidruhové.

Vzťahy medzi organizmami môžeme rozdeliť na medzidruhové a vnútrodruhové. Medzidruhové vzťahy sa zvyčajne klasifikujú podľa „záujmov“, na základe ktorých organizmy budujú svoje vzťahy:

Medzidruhové interakcie sú oveľa rozmanitejšie:

-neutralizmus (oba druhy nemajú na seba žiadny vplyv);

-konkurencia (oba druhy majú na seba nepriaznivý vplyv);

Mutualizmus (oba druhy nemôžu existovať jeden bez druhého);

- dravosť ( dravý pohľadživí sa korisťou)

-amenzalizmus (jeden organizmus inhibuje vývoj druhého);

-komenzalizmus (komenzál má úžitok z iného druhu, ktorému táto asociácia nie je ľahostajná).

Vnútrodruhová súťaž:

- priama konkurencia - zvieratá medzi sebou bojujú na život a na smrť. V rastlinách - alopatia - uvoľňovanie toxínov.

- nepriama konkurencia - nepriama, t.j. nie priamo.

Vnútrodruhové vzťahy:

- súťaž;

-súperenie;

- vzájomná pomoc;

- spolupráca (stádo).

15. Populácie. Štruktúra populácie. Úmrtnosť, pôrodnosť, miera prežitia. krivky prežitia. Populačná dynamika.

Populácia je termín používaný v rôznych odvetviach biológie, ako aj v genetike, demografii a medicíne. Najvšeobecnejší význam je v doslovnom preklade. Populácia je ľudská, zvieracia alebo rastlinná populácia oblasti. V európskych jazykoch tento pojem primárne označuje osobu a sekundárne aj iné živé organizmy. V ruštine má populácia technickejší význam ako výraz, ktorý sa používa prevažne v biologickom a lekárskom výskume. V biológii: populácia je určitý súbor jedincov druhu, ktorý je súčasťou konkrétnej biogeocenózy a prejavuje sa v nej svojím špecifickým funkčným a energetickým vplyvom. Moderná genetika starostlivo študuje históriu moderných etnických skupín podľa etnogenetických údajov do hĺbky desiatok tisícročí – od exodu prvých komunít „homo sapiens“ z Afriky. Genetické premeny populácií sprevádzali aj etnokultúrne, ktoré zmenili populácie posledných tisícročí na známe historické národy.

Štruktúra obyvateľstva Pod demografickou štruktúrou obyvateľstva sa rozumie predovšetkým jej pohlavie a vekové zloženie. Okrem toho je zvykom hovoriť o priestorovej štruktúre populácie - teda o vlastnostiach rozloženia jedincov v populácii v priestore. Znalosť štruktúry populácie umožňuje výskumníkovi vyvodiť závery o jej blahobyte alebo nevýhode. Ak sa napríklad v populácii nevyskytujú žiadne generatívne (teda schopné produkovať potomstvo) jedinci a zároveň je veľa starodávnych (senilných) jedincov, potom je možné urobiť nepriaznivú predpoveď. Takáto populácia nemusí mať budúcnosť. Je žiaduce študovať štruktúru populácie v dynamike: s vedomím jej zmeny v priebehu niekoľkých rokov sa dá oveľa istejšie hovoriť o určitých trendoch. Veková štruktúra obyvateľstva. Tento typ štruktúry je spojený s pomerom jedincov rôzneho veku v populácii.

Úmrtnosť je štatistika, ktorá odhaduje počet úmrtí.

Pôrodnosť je demografický pojem, definovaný ako pomer počtu narodených v období na 1000 obyvateľov.

Prežitie - počet jedincov (v percentách), ktorí prežili v populácii počas určitého časového obdobia. Zvyčajne sa prežitie určuje pre rôzne vekové a pohlavné skupiny pre rôzne ročné obdobia, roky, obdobia zvýšenej úmrtnosti.

PREŽITIE - podiel jedincov v populácii, ktorí prežili do reprodukcie. KRIVKA PREŽITIA:

V diferenciálnej forme je závislosť definovaná ako dN / dt = rN ((k-N) / k), N je číslo.V mat. expresia zahŕňa odpor média. r - nepriateľský

rýchlosť pop.k – max. počet jednotlivcov.

r-druhy - priekopníci, k-druhy - so sklonom k ​​rovnováhe

17. Produktivita Spoločenstva. ekologické pyramídy.

PRODUKTIVITA KOMUNITY - dôležitým funkčným ukazovateľom spoločenstva, ako aj jeho jednotlivých prvkov (autotrofné a heterotrofné zložky, jednotlivé trofické úrovne, populácie ľubovoľných druhov) je ich schopnosť vytvárať (produkovať) novú biomasu.

Ekologická pyramída je grafickým znázornením vzťahu medzi výrobcami, konzumentmi a rozkladačmi v ekosystéme.

Tieto pyramídy vznikajú v ekosystémoch (biogeocenózach) v potravinových reťazcoch. Potravinové reťazce vznikajú v ekosystémoch ako výsledok života rôzne druhy. Výrobcovia (autotrofné rastliny) sú teda jedinými tvorcami organickej hmoty. V biogeocenóze sú nevyhnutne bylinožravé a mäsožravé zvieratá (konzumenti 1., 2. a pod. rádu) a napokon ničitelia organických zvyškov (rozkladači). V ekosystéme sú druhy patriace do týchto troch hlavných skupín v zložitých vzťahoch a forme silové obvody,

Pravidlo ekologickej pyramídy

Vzorec, podľa ktorého je množstvo rastlinnej hmoty, ktorá slúži ako základ potravinového reťazca, približne 10-krát väčšie ako hmotnosť bylinožravých zvierat a každá ďalšia potravinová úroveň má tiež hmotnosť 10-krát menšiu.

Napájací obvod

Reťazec vzájomne prepojených druhov, ktoré postupne extrahujú organickú hmotu a energiu z pôvodnej potravinovej substancie. Každý predchádzajúci článok v potravinovom reťazci je potravou pre nasledujúci článok.

19. Ekológia spoločenstiev a ekologické sukcesie.

Spoločenstvo je súbor vzájomne sa ovplyvňujúcich populácií, ktoré zaberajú určité územie, živú zložku ekosystému. Komunita funguje ako dynamická jednotka s rôznymi trofickými úrovňami, tokom energie a kolobehom živín cez ňu.

Štruktúra komunity sa buduje postupne. Príkladom, ktorý možno použiť ako model pre rozvoj komunity, je kolonizácia skalných výbežkov organizmami na nedávno vytvorenom sopečnom ostrove. Stromy a kríky nemôžu rásť na holých skalách, pretože pre ne nie je potrebná žiadna pôda. Avšak, riasy a lišajníky rôzne cesty spadajú do takýchto území a osídľujú ich, vytvárajúc pionierske komunity. Postupné hromadenie odumretých a rozkladajúcich sa organizmov a erózia hornín v dôsledku zvetrávania vedú k vytvoreniu pôdnej vrstvy dostatočnej na to, aby sa tu usadili väčšie rastliny, ako sú machy a paprade. Nakoniec budú tieto rastliny nasledovať ešte väčšie a na živiny náročnejšie formy semien, vrátane tráv, kríkov a stromov.

Takáto zmena niektorých druhov inými v určitom časovom období sa nazýva ekologická sukcesia. Finálny, konečný komunity - stabilné, samoobnovujúce sa a v rovnováhe s prostredím - sa nazýva klimaxové spoločenstvo. V živočíšnom svete týchto spoločenstiev tiež dochádza k zámene niektorých druhov za iné, do značnej miery v dôsledku zmeny vegetácie, ale tento proces závisí aj od toho, ktoré zvieratá môžu migrovať zo susedných spoločenstiev.

Typ sukcesie opísaný vyššie, začínajúci kolonizáciou odkrytej skaly alebo iného povrchu bez pôdy (ako je piesok alebo bývalé ľadovcové dno), sa nazýva primárna sukcesia. Naproti tomu sekundárne sa nazýva sukcesia, ktorá začína tam, kde je povrch úplne alebo z veľkej časti bez vegetácie, ale predtým bol pod vplyvom živých organizmov a má organickú zložku. Ide napríklad o lesné holiny, vyhorené plochy či opustenú poľnohospodársku pôdu. Tu sa v pôde môžu zachovať semená, spóry a vegetatívne rozmnožovacie orgány, ako sú odnože, čo ovplyvní sukcesiu. V primárnej aj sekundárnej sukcesii je flóra a fauna okolitých oblastí hlavným faktorom určujúcim typy rastlín a živočíchov zahrnutých do sukcesie v dôsledku náhodného rozširovania a migrácií.

20. Biodiverzita je základom udržateľnosti ekosystému.

Biodiverzita (biologická diverzita) je rozmanitosť života vo všetkých jeho prejavoch. V užšom zmysle sa biodiverzita vzťahuje na diverzitu na troch úrovniach organizácie: genetická diverzita(diverzita génov a ich variantov - alel), druhová diverzita v ekosystémoch a napokon aj diverzita samotných ekosystémov.

Biodiverzita je kľúčovým pojmom v ochranárskom diskurze. Biodiverzita bola definovaná ako „variabilita živých organizmov zo všetkých zdrojov vrátane suchozemských, morských a iných vodných ekosystémov a ekologických komplexov, ktorých sú súčasťou: to zahŕňa rozmanitosť v rámci druhov, rozmanitosť druhov a rozmanitosti ekosystémov“.

Existujú tri hlavné typy biodiverzity:

- genetická diverzita, odrážajúca vnútrodruhovú diverzitu a v dôsledku variability jedincov;

- druhová rozmanitosť, odrážajúca rozmanitosť živých organizmov (rastlín, živočíchov, húb a mikroorganizmov). V súčasnosti je opísaných asi 1,7 milióna druhov, hoci ich celkový počet je podľa niektorých odhadov až 50 miliónov;

- Diverzita ekosystémov zahŕňa rozdiely medzi typmi ekosystémov, rozmanitosťou biotopov a ekologickými procesmi. Všímajú si rozmanitosť ekosystémov nielen z hľadiska štrukturálnych a funkčných zložiek, ale aj z hľadiska rozsahu - od mikrobiogeocenózy až po biosféru;

Niekedy sa rôzne krajiny vyčleňujú ako samostatná kategória, ktorá odráža osobitosti územnej štruktúry a vplyv miestnych, regionálnych a národných kultúr spoločnosti.

Existuje mnoho dôvodov pre potrebu zachovania biodiverzity: potreba biologických zdrojov na uspokojenie potrieb ľudstva (potraviny, materiály, lieky atď.), etické a estetické aspekty (život je cenný sám o sebe) atď. Hlavným dôvodom zachovania biodiverzity je však to, že zohráva vedúcu úlohu pri zabezpečovaní trvalej udržateľnosti ekosystémov a biosféry ako celku (absorpcia znečistenia, stabilizácia klímy, zabezpečenie podmienok vhodných pre život). Biodiverzita plní regulačnú funkciu (pozri Koncepciu biotickej regulácie, Gorshkov V.G.) pri realizácii všetkých biogeochemických, klimatických a iných procesov na Zemi. Každý druh, bez ohľadu na to, aký bezvýznamný sa môže zdať, prispieva k zabezpečeniu trvalej udržateľnosti nielen „pôvodného“ miestneho ekosystému, ale aj biosféry ako celku.

21. Homeostáza systémov.

Homeostáza je schopnosť otvoreného systému udržiavať stálosť svojho vnútorného stavu prostredníctvom koordinovaných reakcií zameraných na udržanie dynamickej rovnováhy.

Homeostáza je schopnosť ekosystému samoregulácie, t.j. schopnosť udržiavať rovnováhu.

Homeostáza je založená na princípe spätnej väzby.

- negatívny (zmenšuje sa odchýlka od normy)

- Pozitívne (odchýlka od normy sa zvyšuje)

V medziach negatívnej spätnej väzby je možné udržať homeostázu. V každom ekosystéme, kde existujú potravinové reťazce, existujú určité kanály na prenos informácií: chemické, genetické, energetické atď. Stabilita komunity je určená počtom článkov v trofickej pyramíde. Rovnováha ekologického cyklu a rovnováhy ekosystémov je zabezpečená mechanizmom spätnej väzby: kontrolná zložka prijíma informácie od kontrolovanej a podľa toho upravuje ďalší proces riadenia. Príklad jeleňov-vlkov. Výskyt rušenia je porušením spätnej väzby. Silný zásah - smrť ekosystémov. Rušenie: čiastočné (toxické chemikálie, streľba na zvieratá, rybolov); obmedzujúce - ničiť ekosystém (zničenie hlavnej trofickej úrovne). Homeostatická plošina je oblasť, v ktorej je ekosystém schopný udržať si stabilitu napriek stresujúcim vplyvom.

22. Obeh látok. Veľké (geologické) a malé (biogeochemické).Výmenné a rezervné fondy.

Cirkuláciou v biosfére sa rozumejú opakujúce sa procesy premien a priestorových presunov látok, ktoré majú určitý pohyb vpred, vyjadrený v kvalitatívnych a kvantitatívnych rozdieloch v jednotlivých cykloch. Existujú 2 cykly – veľký (geologický) a malý (biotický). Veľký (geologický) cyklus hmoty trvá niekoľko tisíc až niekoľko miliónov rokov, vrátane takých procesov, ako je kolobeh vody a denudácia pôdy. DUNUDATION pôdy pozostáva z celkového odberu pôdnej hmoty (52990 miliónov ton/rok), celkovej dodávky hmoty do pôdy (4043 miliónov ton/rok) a predstavuje 48947 miliónov ton/rok. Antropogénny zásah vedie k zrýchleniu denudácie, čo vedie napríklad k zemetraseniam v zónach nádrží vybudovaných v seizmicky aktívnych oblastiach. MALÝ (biotický) obeh látok prebieha na úrovni biogeocinózy alebo biogeochemického cyklu.

Energetická bilancia biosféry je pomer medzi absorbovanou a vyžarovanou energiou. Je determinovaný príchodom energie Slnka a kozmického žiarenia, ktoré je absorbované rastlinami počas fotosyntézy, časť sa premení na iné druhy energie a ďalšia časť sa rozptýli vo vesmíre.

Cirkulácia v biosfére - opakujúce sa procesy premien a priestorových pohybov látok, ktoré majú určitý pohyb vpred, vyjadrený v kvalitatívnych a kvantitatívnych rozdieloch v jednotlivých cykloch.

23. Hydrologický cyklus.

Vodný cyklus na Zemi, nazývaný aj hydrologický cyklus, zahŕňa vstup vody do atmosféry vyparovaním a jej návrat späť v dôsledku kondenzácie a zrážok.

Vo všeobecnosti kolobeh vody vždy pozostáva z vyparovania, kondenzácie a zrážok. Obsahuje však tri hlavné „slučky“:

povrchový odtok: voda sa stáva súčasťou povrchovej vody;

vyparovanie - transpirácia: voda je absorbovaná pôdou, zadržiavaná ako kapilárna voda a potom sa vracia do atmosféry, pričom sa vyparuje zo zemského povrchu alebo je absorbovaná rastlinami a uvoľňuje sa ako para počas transpirácie;

podzemná voda: voda vstupuje do zeme a pohybuje sa ňou, napája studne a pramene, a tak sa opäť dostáva do systému povrchových vôd.

Podľa schémy vodného cyklu je fond vody v atmosfére malý; rýchlosť obratu je vyššia a doba zdržania je kratšia ako pri oxide uhličitom. Globálny vplyv ľudskej činnosti začína ovplyvňovať kolobeh vody. Účtovanie zrážok a prietoku riek na celom svete je v súčasnosti dobre zavedené; je však potrebné čo najskôr zaviesť úplnejšiu kontrolu nad všetkými hlavnými spôsobmi pohybu vody v cykle. Mali by sa zdôrazniť dva ďalšie aspekty vodného cyklu.

1. Všimnite si, že more stráca v dôsledku vyparovania viac vody než prijíma so zrážkami; na súši je situácia opačná. Inými slovami, tá časť zrážok, ktorá podporuje suchozemské ekosystémy vrátane tých, ktoré dodávajú ľuďom potravu, pochádza z vyparovania z mora. Zistilo sa, že v mnohých oblastiach pochádza 90 % zrážok z mora.

2. Podľa odhadov je hmotnosť vody sladkých jazier a riek 0,25 geogramu (1 geogram = 1020 g) a ročný odtok je 0,2 geogramu; preto je doba obratu asi rok. Rozdiel medzi množstvom zrážok za rok (1,0 geogramu) a odtokom (0,2 geogramu) je 0,8; ide o hodnotu ročného prítoku vody do podzemných zvodnených vrstiev. Ako už bolo spomenuté, zvýšenie odtoku v dôsledku ľudskej činnosti môže znížiť fond podzemných vôd, čo je pre cyklus veľmi dôležité. Mali by sme vracať viac vody do vodonosných vrstiev a nie snažiť sa ju všetku skladovať v jazerách, kde sa rýchlejšie vyparuje

24. Cykly uhlíka, dusíka, fosforu a síry.

UHLÍKOVÝ CYKLUS.

Uhlík sa v prírode nachádza ako vo voľnom stave, tak aj vo forme

početné spojenia. Voľný uhlík sa vyskytuje ako diamant a

grafit.

Uhlíkové zlúčeniny sú veľmi bežné. Okrem fosílneho uhlia v útrobách

Zem obsahuje veľké nahromadenie ropy, čo je zložitá zmes

rôzne zlúčeniny obsahujúce uhlík, najmä uhľovodíky.

Okrem toho sú rastlinné a živočíšne organizmy zložené z látok v

pri tvorbe ktorých hrá hlavnú úlohu uhlík.

Oxid uhličitý je absorbovaný výrobnými rastlinami a v procese

fotosyntéza sa premieňa na sacharidy, bielkoviny, lipidy a iné organické látky

spojenia. Tieto látky s potravinami používajú konzumné zvieratá.

Zároveň v prírode prebieha opačný proces. Všetky živé

Organizmy dýchajú uvoľňovaním oxidu uhličitého do atmosféry.

Odumreté rastlinné a živočíšne zvyšky a zvieracie exkrementy sa rozkladajú

(mineralizované) rozkladacími mikroorganizmami. Finálny produkt

mineralizácia - oxid uhličitý - sa uvoľňuje z pôdy alebo vodných plôch do

atmosféru. Časť uhlíka je uložená v pôde vo forme organickej

spojenia.

Uhlík vstupuje do atmosféry z

výfukové plyny automobilov s emisiami dymu zo závodov a tovární.

V procese kolobehu uhlíka v biosfére, energie

zdroje - ropa, uhlie, horľavé plyny, rašelina, drevo, ktoré

široko používaný človekom. Všetky tieto látky sa vyrábajú

fotosyntetické rastliny v priebehu času. Vek lesov - desiatky a

stovky rokov; rašeliniská - tisíce rokov; uhlie, ropa, plyny – stovky miliónov

rokov. Malo by sa vziať do úvahy, že drevo a rašelina sú obnoviteľné zdroje;

reprodukované v relatívne krátkom čase a olej,

horľavý plyn a uhlie sú nenahraditeľné zdroje.

CYKLUS DUSÍKA.

Väčšina z Dusík sa v prírode nachádza vo voľnom stave. Anorganické zlúčeniny dusíka sa v prírode nevyskytujú vo veľkých množstvách.

švy na tichomorskom pobreží v Čile. Pôda obsahuje málo

množstvo dusíka, výhodne vo forme solí kyseliny dusičnej. Ale vo forme

zložité organické zlúčeniny – bielkoviny – dusík je súčasťou všetkého živého

organizmov.

Dusík je nevyhnutný prvok. Nachádza sa v bielkovinách a jadrách

kyseliny. Cyklus dusíka úzko súvisí s cyklom uhlíka. Čiastočne

dusík pochádza z atmosféry v dôsledku tvorby oxidu dusnatého (IV) z

dusík a kyslík pôsobením elektrických výbojov počas búrok.

Väčšina dusíka sa však dostáva do vody a pôdy v dôsledku fixácie.

vzdušný dusík živými organizmami.

Najúčinnejšími fixátormi dusíka sú uzlové baktérie, ktoré žijú v koreňoch strukovín. Dusík z rôznych zdrojov vstupuje do koreňov rastlín, je nimi absorbovaný a transportovaný do stoniek a listov, kde sa v procese biosyntézy budujú proteíny.

Rastlinné bielkoviny slúžia ako základ dusíkatej výživy pre zvieratá. Po smrti

organizmov sa bielkoviny pôsobením baktérií a húb rozkladajú s uvoľňovaním

amoniak. Amoniak je čiastočne spotrebovaný rastlinami a čiastočne využívaný

baktérie rozkladu. V dôsledku životných procesov niekt

baktérie premieňajú amoniak na dusičnany. Dusičnany, ako sú amónne ióny,

konzumované rastlinami a mikroorganizmami. Časť dusičnanov v rámci akcie

špeciálna skupina baktérií sa redukuje na elementárny dusík, ktorý

uvoľnené do atmosféry. Tým sa uzavrie cyklus dusíka v prírode.

CYKLUS FOSFORU

Kvôli

ľahká oxidovateľnosť fosfor vo voľnom stave v prírode nie je

stretáva. Z prírodných zlúčenín fosforu je najdôležitejší

ortofosforečnan vápenatý, ktorý sa niekedy tvorí vo forme minerálu fosforitu

veľké vklady. Najbohatšie ložiská fosforitov sa nachádzajú na juhu

Kazachstan v pohorí Karatau. Fosfor, podobne ako dusík, je nevyhnutný pre všetky živé veci.

bytosti, keďže je súčasťou niektorých bielkovín, ako je zelenina,

ako aj živočíšneho pôvodu. Rastliny obsahujú fosfor ako hlavný

spôsobom v bielkovinách semien, v živočíšnych organizmoch - v bielkovinách mlieka, krvi,

mozgu a nervových tkanív. Ako kyslý zvyšok kyseliny fosforečnej

fosfor je súčasťou nukleových kyselín - komplexné organické

polymérne zlúčeniny priamo zapojené do procesov

prenos dedičných vlastností živej bunky. Surovina na príjem

fosfor a jeho zlúčeniny sú fosfority a apatity. prírodný fosforit

alebo sa apatit rozdrví, zmieša s pieskom a uhlím a zohreje v peciach s

pomocou elektrického prúdu bez prístupu vzduchu vo všetkých živých organizmoch.

Jeho hlavným zdrojom sú horniny (hlavne magmatické).

áno). Je zastúpený najmä apatitom a fluorapatitom. V sedimentárnych horninách je to zvyčajne vivianit, wavelit, fosforit. So vznikom biosféry sa zvýšilo uvoľňovanie fosforu z hornín, čo malo za následok jeho výrazné prerozdelenie. Pri premene fosforu

hrá veľkú rolu živá hmota. Organizmy absorbujú fosfor z pôdy

vodné roztoky. Fosfor sa nachádza v bielkovinách, nukleových kyselinách a

iné organické zlúčeniny.

Najmä veľa fosforu v kostiach zvierat. So záhubou

organizmov sa fosfor vracia do pôdy, koncentruje sa vo forme

morské fosfátové uzliny, ložiská rybích kostí, čo vytvára podmienky pre

vznik hornín bohatých na fosfor, ktoré zase slúžia

zdroj fosforu v biogénnom cykle.

CYKLUS SÍRY.

Síra sa v prírode vyskytuje ako vo voľnom stave (natívna síra), tak aj

a v rôznych zlúčeninách. Zlúčeniny síry sú veľmi bežné

rôzne kovy. Zo zlúčenín síry v prírode sú tiež bežné

sírany, najmä vápnik a horčík. Nakoniec zlúčeniny síry

Síra je široko používaná v národnom hospodárstve. Síra vo forme síry

používa sa na ničenie niektorých škodcov rastlín. Platí to

aj na výrobu zápaliek, ultramarín (modré farbivo), sírouhlík a

množstvo ďalších látok.

Cyklus síry prebieha v atmosfére a litosfére. Vstup síry do

atmosféra sa vyskytuje vo forme síranov, anhydridu kyseliny sírovej a síry z

litosféra pri sopečných erupciách, vo forme sírovodíka v dôsledku

rozklad pyritu (FeS2) a organických zlúčenín. antropogénny zdroj

emisie síry do atmosféry sú tepelné elektrárne a iné

predmety, kde sa spaľuje uhlie, ropa a iné uhľovodíky, a

k vstupu síry do litosféry, najmä do pôdy, dochádza pri hnojivách

a organické zlúčeniny. Transport zlúčenín síry v atmosfére

sa uskutočňuje prúdením vzduchu, a spadom na zemský povrch resp

vo forme prachu, alebo s atmosférickými zrážkami vo forme dažďa (kyslé dažde) a

sneh. Na povrchu Zeme v pôde a vodných útvaroch dochádza k väzbe

síranové a siričitanové zlúčeniny síry s vápnikom za vzniku sadry

(CaS04). Okrem toho je síra pochovaná v sedimentárnych horninách s

organické zvyšky rastlinného a živočíšneho pôvodu, z toho

ďalej vzniká uhlie a ropa. V zmene pôdy

zlúčeniny síry dochádza za účasti sulfobaktérií pomocou

sulfátové zlúčeniny a emitujúce sírovodík, ktorý, vstupujúci do

atmosférou a oxidáciou sa opäť mení na sírany. Okrem toho sírovodík

pôda môže byť redukovaná na síru, ktorá denitrifikuje

baktériami oxidovaný na sírany.

25. Princípy fungovania ekosystémov.

Prijímanie zdrojov a zbavovanie sa odpadu prebieha v kolobehu všetkých prvkov.

Tento princíp je v súlade so zákonom zachovania hmoty. Keďže atómy nevznikajú, nezanikajú, ani sa nepremieňajú na seba, môžu byť neobmedzene používané v širokej škále zlúčenín a ich zásoba je prakticky neobmedzená. To je presne to, čo sa deje v prírodných ekosystémoch.

Je však veľmi dôležité zdôrazniť, že biologický cyklus sa neuskutočňuje výlučne na úkor hmoty, pretože je výsledkom činnosti organizmov, ktoré na zabezpečenie svojej životnej činnosti vyžadujú neustále náklady na energiu dodávanú Slnkom. Energiu slnečných lúčov absorbovanú zelenými rastlinami na rozdiel od chemických prvkov nemôžu organizmy využívať donekonečna. Tento záver vyplýva z druhého termodynamického zákona: pri premene energie z jednej formy na druhú, teda pri vykonávaní práce, sa čiastočne premení na tepelnú formu a rozptýli sa v prostredí.

V dôsledku toho si každý cyklus cyklu, ktorý závisí od aktivity organizmov a je sprevádzaný energetickými stratami z nich, vyžaduje stále viac nových zásob energie.

Takže existencia ekosystémov akejkoľvek úrovne a života na Zemi vo všeobecnosti je spôsobená neustálou cirkuláciou látok, ktorá je zase podporovaná neustálym prílevom slnečnej energie. Toto je druhý základný princíp fungovania ekosystémov:

Ekosystémy existujú vďaka neznečisťujúcej a prakticky večnej slnečnej energii, ktorej množstvo je relatívne konštantné a bohaté.

26. Kvalita životného prostredia. MPC. Účinok súčtu MPC s veľkým počtom znečisťujúcich látok. MPC pracovných oblastí. Priemer MPC denne.

Kvalita životného prostredia je stav prírodných a človekom transformovaných ekologických systémov, ktorý zachováva ich schopnosť neustáleho metabolizmu a energie, reprodukcie života.

Maximálna povolená koncentrácia (MPC) - sanitárna a hygienická norma pre obsah škodlivej látky v životnom (alebo výrobnom) prostredí, schválená zákonom, ktorá prakticky neovplyvňuje ľudské zdravie a nespôsobuje nepriaznivé účinky.

Mnohé toxické látky majú sumačný účinok, to znamená, že ich zmesi pôsobia na živé organizmy toxickejšie ako jednotlivé zložky.V tomto prípade je potrebné brať do úvahy kombinovaný účinok nečistôt na človeka a životné prostredie.

Najvyššia prípustná koncentrácia škodlivej látky vo vzduchu pracovného priestoru. Táto koncentrácia by nemala spôsobiť u pracovníkov pri dennej inhalácii po dobu 8 hodín po celú dobu pracovnej skúsenosti žiadne choroby alebo odchýlky od normy v zdravotnom stave, ktoré by mohol byť objavený moderné metódy výskum priamo počas práce alebo dlhodobo.

MPCs.s je priemerná denná maximálna prípustná koncentrácia škodlivej látky v ovzduší obývaných oblastí. Táto koncentrácia škodlivej látky by nemala mať priamy ani nepriamy škodlivý účinok na ľudský organizmus v podmienkach neobmedzene dlhého nepretržitého inhalácia.

27. Monitorovanie životného prostredia. Klasifikácia monitorovacích systémov.

Monitoring je systematický zber a spracovanie informácií, ktoré je možné využiť na zlepšenie rozhodovacieho procesu, ako aj nepriamo na informovanie verejnosti alebo priamo ako nástroj spätnej väzby pri realizácii projektu, hodnotení programu alebo tvorbe politiky. Má jednu alebo viac z troch organizačných funkcií:

Identifikuje stav kritických alebo meniacich sa environmentálnych javov, pre ktoré bude vypracovaný postup do budúcnosti;

môže pomôcť budovať vzťahy s okolím poskytovaním spätnej väzby o predchádzajúcich úspechoch a neúspechoch konkrétnej politiky alebo programu;

môžu byť užitočné pri určovaní súladu s pravidlami a zmluvnými záväzkami.

klasifikácia

(monitorovanie zdrojov dopadu) Zdroje vplyvu->

(Monitorovanie ovplyvňujúcich faktorov)Ovplyvňujúce faktory:Fyzikálne,Biologické,Chemické->

(Monitorovanie stavu biosféry): Prírodné prostredia: Atmosféra, Oceán, Povrch krajiny s riekami a jazerami, Biota

28. Hydrosféra Znečistenie hydrosféry Pojmy CHSK, BSK.

Hydrosféra je súhrn všetkých zásob vody na Zemi.

Väčšina vody je sústredená v oceáne, oveľa menej - v kontinentálnej riečnej sieti a podzemnej vode. Veľké zásoby vody sú aj v atmosfére, vo forme mrakov a vodnej pary. Viac ako 96 % objemu hydrosféry tvoria moria a oceány, asi 2 % podzemná voda, asi 2 % ľad a sneh a asi 0,02 % povrchová voda pevniny. Časť vody je v pevnom stave vo forme ľadovcov, snehovej pokrývky a permafrostu, čo predstavuje kryosféru.

Povrchové vody, ktoré zaberajú relatívne malý podiel na celkovej hmotnosti hydrosféry, napriek tomu zohrávajú dôležitú úlohu v živote našej planéty, pretože sú hlavným zdrojom zásobovania vodou, zavlažovania a zavlažovania. Táto geosféra je v neustálej interakcii s atmosférou, zemskou kôrou a biosférou.

Vzájomné pôsobenie týchto vôd a vzájomné prechody z jedného typu vody do druhého tvoria komplexný vodný cyklus na zemeguli. Hydrosféra bola prvým miestom, kde vznikol život na Zemi. Až na začiatku paleozoickej éry sa začala postupná migrácia živočíšnych a rastlinných organizmov na súš.

Hlavné typy znečistenia hydrosféry.

1. Znečistenie ropou a ropnými produktmi vedie k vzniku ropných škvŕn, ktoré bránia procesom fotosyntézy vo vode v dôsledku zastavenia prístupu slnečného žiarenia a tiež spôsobujú smrť rastlín a živočíchov. Každá tona oleja vytvorí olejový film na ploche až 12 metrov štvorcových. km. Obnova postihnutých ekosystémov trvá 10-15 rokov.

2. Znečistenie odpadovými vodami v dôsledku priemyselnej výroby, minerálnymi a organickými hnojivami v dôsledku poľnohospodárskej výroby, ako aj komunálnymi odpadovými vodami vedie k eutrofizácii vodných plôch a ich obohacovaniu. živiny, čo vedie k nadmernému rozvoju rias a k odumieraniu ďalších vodných ekosystémov so stojatou vodou (jazerá, rybníky), niekedy až k podmáčaniu územia.

3. Znečistenie iónmi ťažkých kovov narúša životnú aktivitu vodných organizmov a ľudí.

4. Kyslé dažde vedú k okysľovaniu vodných útvarov ak odumieraniu ekosystémov.

5. Rádioaktívna kontaminácia je spojená s vypúšťaním rádioaktívneho odpadu do vodných útvarov.

6. Tepelné znečistenie spôsobuje vypúšťanie ohriatej vody z tepelných elektrární a jadrových elektrární do vodných plôch, čo vedie k masívnemu rozvoju modrozelených rias, tzv. vodnému kvetu, poklesu množstva kyslíka a negatívne ovplyvňuje flóru a faunu vodných útvarov.

7. Mechanické znečistenie zvyšuje obsah mechanických nečistôt.

8. Bakteriálne a biologické znečistenie je spojené s rôznymi patogénnymi organizmami, hubami a riasami.

CHSK je množstvo kyslíka v miligramoch na 1 liter vody potrebné na oxidáciu uhlíkatých látokCO2 aH2O, dusík obsahujúci dusičnany, síru obsahujúci sírany, fosfor obsahujúci fosfáty.

BSK je ukazovateľ používaný na charakterizáciu stupňa znečistenia odpadových vôd organickými nečistotami, ktoré môžu mikroorganizmy rozložiť so spotrebou kyslíka.

29. Znečistenie morí a riek. Samočistenie hydrosféry.

Proces samočistenia v hydrosfére je spojený s kolobehom vody v prírode. V nádržiach je tento proces zabezpečený kombinovanou činnosťou organizmov, ktoré ich obývajú. Za ideálnych podmienok prebieha proces samočistenia dostatočne rýchlo a voda sa vráti do pôvodného stavu. Faktory, ktoré určujú samočistenie vodných útvarov, možno rozdeliť do troch skupín: fyzikálne, chemické, biologické.

Spomedzi fyzikálnych faktorov sú hlavnými riedenie, rozpúšťanie a miešanie prichádzajúcich kontaminantov. Napríklad silný riečny tok poskytuje dobré premiešanie, čo vedie k zníženiu koncentrácie suspendovaných častíc. Usádzanie nerozpustných častíc vo vode pri sedimentácii znečistených vôd prispieva k samočisteniu vodných plôch. Pôsobením gravitácie sa mikroorganizmy ukladajú na organické a anorganické častice a postupne klesajú ku dnu, pričom sú vystavené iným faktorom. Zvýšenie intenzity pôsobenia fyzikálnych faktorov prispieva k rýchlej smrti znečisťujúcej mikroflóry. Pri vystavení ultrafialovému žiareniu dochádza k dezinfekcii vody na základe priameho deštruktívneho účinku týchto lúčov na bielkovinové koloidy a enzýmy protoplazmy mikrobiálnych buniek. Ultrafialové žiarenie môže ovplyvniť nielen bežné baktérie, ale aj spórové organizmy a vírusy.

Ropa a ropné produkty sú hlavnými znečisťujúcimi látkami vodnej nádrže. Na tankeroch prepravujúcich ropu a jej deriváty sa spravidla pred každou ďalšou nakládkou kontajnery (cisterny) umyjú, aby sa odstránili zvyšky predtým prepravovaného nákladu. Voda na umývanie a s ňou aj zvyšok nákladu sa zvyčajne vysype cez palubu. Okrem toho po dodaní ropných nákladov do prístavov určenia sa tankery najčastejšie posielajú na miesto novej nakládky prázdne. V tomto prípade, aby sa zabezpečila správna bezpečnosť ponoru a plavby, sú nádrže lode naplnené balastovou vodou. Táto voda je znečistená zvyškami ropy a pred naložením ropy a ropných produktov sa vyleje do mora. Z celkového obratu nákladu svetovej námornej flotily v súčasnosti 49 % pripadá na ropu a jej deriváty. Každý rok asi 6000 tankerov medzinárodných flotíl prepraví 3 miliardy ton ropy. S nárastom prepravy ropného nákladu začalo pri nehodách padať do oceánu stále viac ropy.

K čisteniu vody v oceáne dochádza vďaka filtračnej kapacite planktónu. Počas 40 dní prechádza prístrojom na filtráciu planktónu povrchová vrstva vody hrubá stovky metrov.

30. Odpadová voda. Eutrofizácia vodných útvarov.

Odpadové vody - všetky vody a zrážky vypúšťané do vodných útvarov z územia priemyselných podnikov a osídlených oblastí kanalizáciou alebo gravitačne, ktorých vlastnosti sa zhoršili v dôsledku ľudskej činnosti.

Odpadovú vodu možno klasifikovať podľa nasledujúcich kritérií:

podľa pôvodu:

priemyselné (priemyselné) odpadové vody (vznikajúce v technologických procesov pri výrobe alebo ťažbe nerastov), ​​sa vypúšťajú priemyselnou alebo kombinovanou kanalizáciou

domáca (domáca-fekálna) odpadová voda (vznikajúca v obytných priestoroch, ako aj v domácich priestoroch pri práci, napríklad sprchy, toalety), sa vypúšťa cez domácu alebo kombinovanú kanalizáciu

atmosférická odpadová voda (rozdelená na dažďovú vodu a roztopenú vodu, t. j. vznikajúca pri topení snehu, ľadu, krupobitia), sa spravidla vypúšťa cez systém búrková kanalizácia

Eutrofizácia je obohacovanie riek, jazier a morí živinami sprevádzané zvyšovaním produktivity vegetácie vo vodných útvaroch. Eutrofizácia môže byť výsledkom prirodzeného starnutia nádrže a antropogénnych vplyvov. Hlavnými chemickými prvkami, ktoré prispievajú k eutrofizácii, sú fosfor a dusík.

Eutrofné vodné útvary sa vyznačujú bohatou litorálnou a sublitorálnou vegetáciou a bohatým planktónom. Umelo nevyvážená eutrofizácia môže viesť k rýchlemu rozvoju rias („kvitnutie“ vôd), nedostatku kyslíka a úhynu rýb a iných živočíchov. Tento proces možno vysvetliť nízkym prenikaním slnečného svetla do hĺbky nádrže (v dôsledku fytoplanktónu na povrchu nádrže) a v dôsledku toho absenciou fotosyntézy v rastlinách na dne, a tým aj nedostatkom kyslíka.

31.litosféra. Druhy znečistenia litosféry.

Litosféra je tvrdý obal Zeme. Skladá sa zo zemskej kôry a vrchnej časti plášťa, až po astenosféru, kde sa znižujú rýchlosti seizmických vĺn, čo naznačuje zmenu plasticity hornín.

Litosféra je rozdelená na bloky - litosférických platní, ktoré sa pohybujú po relatívne plastickej astenosfére. Štúdiu a popisu týchto pohybov je venovaná časť geológie o doskovej tektonike.

Litosféra pod oceánmi a kontinentmi sa značne líši. Litosféra pod oceánmi prešla mnohými štádiami čiastočného topenia v dôsledku tvorby oceánskej kôry, je značne ochudobnená o vzácne prvky s nízkou teplotou topenia a pozostáva najmä z dunitov a harzburgitov.

Litosféra je znečistená kvapalnými a tuhými znečisťujúcimi látkami a odpadmi.

Zdroje znečistenia pôdy možno klasifikovať nasledovne

Obytné budovy a verejné služby. V zložení znečisťujúcich látok v tejto kategórii zdrojov dominuje odpad z domácností, potravinový odpad, stavebná suť, odpad vykurovacie systémy, opotrebované predmety v domácnosti a pod. To všetko sa zbiera a odváža na skládky. Pre veľké mestá sa zber a likvidácia domového odpadu na skládkach stal neriešiteľným problémom. Jednoduché spaľovanie odpadkov na mestských skládkach je sprevádzané uvoľňovaním toxických látok. Pri spaľovaní takýchto predmetov, napríklad polymérov s obsahom chlóru, vznikajú vysoko toxické látky - oxidy. Napriek tomu v posledné roky Vyvíjajú sa metódy na likvidáciu odpadu z domácností spaľovaním. Sľubnou metódou je spaľovanie takéhoto odpadu nad horúcimi taveninami.

Priemyselné podniky. Pevný a tekutý priemyselný odpad neustále obsahuje látky, ktoré môžu mať toxický účinok na živé organizmy a rastliny. Napríklad soli neželezných ťažkých kovov sú zvyčajne prítomné v odpade z hutníckeho priemyslu. Strojársky priemysel uvoľňuje do životného prostredia kyanidy, zlúčeniny arzénu a berýlia; pri výrobe plastov a umelých vlákien vznikajú odpady s obsahom fenolu, benzénu, styrénu; pri výrobe syntetických kaučukov sa do pôdy dostávajú odpady katalyzátorov, neštandardné polymérne zrazeniny; pri výrobe gumových výrobkov sa do životného prostredia dostávajú prachové prísady, sadze, ktoré sa usadzujú na pôde a rastlinách, odpadové gumotextilné a gumené diely a pri prevádzke pneumatík - opotrebované a nefunkčné pneumatiky, duše a ráfikové pásky. Skladovanie a likvidácia ojazdených pneumatík je v súčasnosti nevyriešeným problémom, pretože často spôsobuje veľké požiare, ktoré je veľmi ťažké uhasiť.

Vyhľadávanie na stránke:

2015 – 2020 lektsii.org –