Looduses kõige olulisemate keemiliste elementide tsükkel. Keemilised elemendid looduses - tsükkel ja migratsioon

Sissejuhatus

1 Looduses kõige olulisemate keemiliste elementide tsükkel

1.1 Veeringlus.

1.2. Süsiniku tsükkel.

1.3. Lämmastiku tsükkel

1.4. Väävli tsükkel.

1.5. Fosforitsükkel

3 Peamiste abiootiliste tegurite ökoloogiline roll

3.1. Päikesekiirgus

3.2. Temperatuur

3.3 Niiskus

3.4. Õhk-gaas režiim

4 Abiootiliste tegurite toime põhiseadused

4.1. Optimaalsuse mõiste

4.2. Sallivuse mõiste

4.3. Liebigi seadus või "miinimumi seadus" või piirava teguri seadus

4.5. Eelreegel V.V. Alekhine

4.6. Staatilise truuduse põhimõte G.Ya. Bienko laht

4.7. Tsoonitasemete reegel M.S. Gilyarova

5 Abiootiliste tegurite ökoloogiline tähtsus

6 Elusorganismide kohandamine keskkonnatingimustega.

7 Biootilised tegurid ja nende kirjeldus.

8 Biosfäär

8.1. Biosfäär: elusmaterjali funktsioonid.

8.3. Biosfäär: kaitseekraanid

9. Venemaa looduskeskkonna (ökosüsteemide) jätkusuutlikkus.

Järeldus

Viited

1. lisa

Lämmastiku väärtuse elusorganismide jaoks määrab peamiselt selle sisaldus valkudes ja nukleiinhapetes. Lämmastik, nagu süsinik, on osa orgaanilistest ühenditest, nende elementide tsüklid on tihedalt seotud. Peamine lämmastikuallikas on atmosfääriõhk. Tänu elusorganismide fikseerimisele siseneb lämmastik õhust pinnasesse ja vette. Sinakasroheline seob lämmastikku umbes 25 kg / ha aastas. Fikseerige tõhusalt lämmastiku- ja sõlmebaktereid.

Taimed absorbeerivad pinnasest lämmastikuühendeid ja sünteesivad orgaanilisi aineid. Orgaanilised ühendid levivad mööda toiduahelaid redutseerijatena, mis lagundavad valke ammoniaagi eraldumisega, mida teised bakterid muundavad nitrititeks ja nitraatideks. Sarnane lämmastiku ringlus toimub bentose ja planktoni organismide vahel. Denitrifitseerivad bakterid vähendavad lämmastikku atmosfääri naasvateks vabadeks molekulideks. Väike kogus lämmastikku fikseeritakse oksiidide kujul välgulööbmise teel ja siseneb mulda sademetega ning pärineb ka vulkaanilisest tegevusest, kompenseerides süvamere maardlate vähenemist. Lämmastik siseneb pinnasesse ka pärast atmosfääri tööstuslikku fikseerimist väetiste kujul.

Lämmastiku tsükkel on suletud tsükkel kui süsiniku tsükkel. Ainult väike kogus on jõgede poolt või atmosfääri pestud, jättes ökosüsteemide piirid.

1.4. Väävli tsükkel.

Väävel on osa paljudest aminohapetest ja valkudest. Väävliühendid sisenevad tsüklisse peamiselt maapinna ja merepõhja kivimite ilmastikutingimuste produktidest pärinevate sulfiidide kujul. Hulk mikroorganisme (näiteks kemosünteetilised bakterid) on võimelised muundama sulfiide taimedele kättesaadavaks vormiks - sulfaatideks. Taimed ja loomad surevad, nende jääkide mineraliseerumine redutseerijate abil viib väävliühendid pinnasesse. Niisiis, väävlibakterid oksüdeeruvad valkude lagunemisel moodustunud sulfaatideks vesiniksulfiidiks. Sulfaadid hõlbustavad vähelahustuvate fosforiühendite muundamist lahustuvateks. Taimedele saadaolevate mineraalsete ühendite hulk suureneb, tingimused nende toitumiseks paranevad.

Väävlit sisaldavate mineraalide ressursid on väga märkimisväärsed ning selle elemendi ülejääk atmosfääris, mis põhjustab happevihmasid ja häirib fotosünteesi protsesse tööstusettevõtete lähedal, on teadlastele juba murettekitav. Looduslike kütuste põletamisel suureneb väävli kogus atmosfääris märkimisväärselt.

1.5. Fosforitsükkel.

See element sisaldub paljudes elutähtsates molekulides. Selle tsükkel algab fosforit sisaldavate ühendite leostumisega kivimitest ja nende sattumisega pinnasesse. Osa fosforit kandub jõgedesse ja meredesse, teine \u200b\u200bimendub taimedesse. Fosfori biogeenne tsükkel toimub vastavalt üldisele skeemile: redutseerijad. ® tarbekaubad ® tootjad

Väetiseväljadele laotatakse märkimisväärses koguses fosforit. Aastas naaseb mandrile kalasaagiga umbes 60 tuhat tonni fosforit. Inimeste valkude dieedis moodustavad kalad 20–80%, mõned madala väärtusega kalasordid töödeldakse väetisteks, mis on rikkad kasulike elementide, sealhulgas fosforiga.

Fosforit sisaldavate kivimite aastane toodang on 1-2 miljonit tonni.Fosforit sisaldavate kivimite ressursid on endiselt suured, kuid tulevikus peab inimkond tõenäoliselt lahendama fosfori tagasi biogeensele tsüklile tagastamise probleemi.

Ökosüsteemi organisme seob energia ja toitainete ühine omadus ning neid kahte mõistet on vaja selgelt eristada. Kogu ökosüsteemi saab võrrelda ühe mehhanismiga, mis töö tegemiseks kulutab energiat ja toitaineid. Toitained pärinevad algselt süsteemi abiootilisest komponendist, millesse nad naasevad kas jäätmetena või pärast organismide surma ja hävitamist. Seega toimub ökosüsteemis pidev toitainete tsükkel, milles osalevad nii elusad kui ka elutud komponendid. Selliseid tsükleid nimetatakse biogeokeemilisteks tsükliteks.

Kümnete kilomeetrite sügavusel puutuvad kivimid ja mineraalid kokku suure rõhu ja temperatuuriga. Selle tagajärjel toimub nende struktuuri, mineraalse ja mõnikord ka keemilise koostise metamorfism (muutus), mis viib metamorfsete kivimite moodustumiseni.

Maale veelgi sügavamale vajudes võivad moondekivimid sulada ja moodustada magmat. Maa sisemine energia (s.o endogeensed jõud) tõstab pinnale magma. Sulakivimitega, s.t. magma, keemilised elemendid kanduvad vulkaanipursete ajal Maa pinnale, külmuvad koorikus sissetungide kujul. Mäeehitusprotsessid tõstavad Maa pinnale sügavad kivimid ja mineraalid. Siin puutuvad kivimid kokku päikese, vee, loomade ja taimedega, s.o. hävitatakse, veetakse ja ladustatakse sademetena uude kohta. Selle tagajärjel moodustuvad settekivimid. Need kogunevad maapõue liikuvates tsoonides ja paindudes langevad jälle suurtesse sügavustesse (üle 10 km).

Metamorfismi, ristamise, kristalliseerumise protsessid algavad uuesti ja keemilised elemendid naasevad Maa pinnale. Sellist keemiliste elementide "marsruuti" nimetatakse suureks geoloogiliseks tsükliks. Geoloogiline tsükkel pole suletud, sest osa keemilistest elementidest väljub tsüklist: kantakse kosmosesse, fikseeritakse tugevate sidemetega Maa pinnal ja osa tuleb väljastpoolt, kosmosest, koos meteoriitidega.

Geoloogiline tsükkel on keemiliste elementide ülemaailmne teekond planeedil. Nad teevad maa peal lühemaid reise selle üksikute sektsioonide piires. Peamine algataja on elav aine. Organismid absorbeerivad intensiivselt keemilisi elemente pinnasest, veeõhust. Kuid samal ajal saadetakse nad tagasi. Keemilised elemendid pestakse taimedest vihmaveega, vabastatakse hingamisel atmosfääri ja ladestuvad pinnasesse pärast organismide surma. Tagastatud keemilised elemendid on ikka ja jälle seotud elusate ainetega "reisimisel". Kokku moodustab see keemiliste elementide bioloogilise ehk väikese tsükli. Ka tema pole suletud.

Osa „rändurite” elemente teostatakse väljaspool selle piire pinna- ja põhjaveega, mõned lülituvad tsüklist erinevatel aegadel välja ja viibivad puudes, mullas ja turvas.

Teine keemiliste elementide teekond kulgeb ülalt alla tippudest ja vesikondadest orgudesse ja jõesängidesse, lohkudesse ja süvenditesse. Keemilised elemendid sisenevad veekogudesse ainult atmosfääri sademete abil ja veetakse veega ning gravitatsiooni mõjul. Aine tarbimine on ülimuslik sissevõtmise suhtes, mida tõendab ka vesikonna eluaasta maastike nimetus.

Nõlvadel muutub keemiliste elementide eluiga. Nende liikumise kiirus suureneb järsult ja nad "läbivad" nõlvad, nagu reisijad mugavalt rongiruumi. Kallakute maastikke nimetatakse transiidiks.

Keemilised elemendid on võimelised "puhata" teelt ainult akumuleeruvates (akumuleeruvates) maastikes, mis asuvad depressioonides. Nendes kohtades jäävad nad sageli, luues head taimestiku toitumistingimused. Mõnel juhul peab taimestik tegelema liigsete keemiliste elementidega.

Inimene sekkus mitu aastat tagasi keemiliste elementide levitamisse. Alates kahekümnenda sajandi algusest on inimtegevus muutunud nende teekonna peamiseks viisiks. Kaevandamise käigus eemaldatakse maapõuest tohutul hulgal aineid. Nende tööstusliku töötlemisega kaasnevad keemiliste elementide heitkogused koos tööstusjäätmetega atmosfääri, vette ja pinnasesse. See saastab elusorganismide elukeskkonda. Maa peal ilmnevad uued keemiliste elementide suure kontsentratsiooniga piirkonnad inimese tekitatud geokeemiliste anomaaliatena. Need on tavalised värviliste metallide (vask, plii) kaevanduste ümber. Need kohad sarnanevad mõnikord kuusemaastikega, kuna mullad ja veed sisaldavad ohtlike elementide suure sisalduse tõttu nende elu praktiliselt ilma. Teaduslikku ja tehnoloogilist arengut on võimatu peatada, kuid inimene peab meeles pidama, et keskkonnasaastel on künnis, mida ei saa ületada, mille ületamisel on vältimatud inimeste haigused ja isegi tsivilisatsiooni väljasuremine.

Biogeokeemiliste "prügimägede" loomisega soovis loodus võib-olla inimest hoiatada halvasti kavandatud ebamoraalse tegevuse eest, näidata talle hea näitega, milleni viib maakoores ja selle pinnal keemiliste elementide jaotuse rikkumine.

Meie elu võimalus ja tingimused sõltuvad loodusvaradest. Eluliseks materiaalseks aluseks on bioloogilised ja eriti toiduvarud. Maavarade ja energiaressursid, sealhulgas tootmises, on stabiilse elatustaseme aluseks.

Intensiivselt loodusvarasid tarbides peab inimene säilitama loodusliku tasakaalu. Materjalitsükli ressursside tasakaal määrab biosfääri stabiilsuse.

2 Keskkonnategurid ja nende kirjeldus.

2.1. Keskkonnategurite elupaik ja klassifikatsioon.

All elupaik   nad mõistavad kõiki väliseid keskkonnatingimusi ja nähtusi, millesse elusorganismid on sukeldatud ja millega need organismid on pidevas interaktsioonis.

Bioökoloogias on see tavaliselt looduslik keskkond, mida inimesed pole muutnud. Rakenduslik (sotsiaalne) ökoloogia räägib keskkonnast, ühel või teisel viisil inimese vahendatud.

Keskkonna üksikuid elemente, millele organismid reageerivad adaptiivsete reaktsioonide (adaptatsioonide) abil, nimetatakse keskkonnateguriteks või keskkonnateguriteks. Keskkonnategurite hulgas eristatakse tavaliselt kolme tegurite rühma: abiootilised, biootilised ja inimtekkelised.

1. Abiootilised keskkonnategurid nimetatakse seisunditeks, mis ei ole otseselt seotud organismide elutähtsa tegevusega. Kõige olulisemad abiootilised tegurid on temperatuur, valgus, vesi, atmosfäärigaaside koostis, mulla struktuur, selles sisalduvate toitainete koostis, topograafia jne. Need tegurid võivad mõjutada organisme kas otse, näiteks valgust või soojust, või kaudselt, näiteks maastikku, mis määrab otseste tegurite, valguse, tuule, niiskuse jne mõju. Võib-olla on abiootiliste tegurite hulgas ka neid, mida me endiselt ei tunne me arvame. Nii avastasime näiteks hiljuti päikese aktiivsuse muutuste mõju biosfääri protsessidele.

2. Biootilised keskkonnategurid   mida nimetatakse mõnede organismide mõju teistele tervikuks. Elusolendid võivad olla toiteallikaks teistele organismidele, olla nende elupaik, aidata kaasa nende paljunemisele jne. Biootiliste tegurite mõju võib olla mitte ainult otsene, vaid ka kaudne, väljendudes abiootiliste tegurite korrigeerimisel, näiteks muutused pinnase koostises, mikrokliima metsakompositsiooni all jne.

ABIOTIKA	Biootiline
Füüsilineklimaatilised - niiskus, valgus, temperatuur, tuul, rõhk, hoovused, päeva pikkus	Taimede mõju üksteisele ja teistele organismidele biotsenoosis (otseselt või kaudselt)
Füüsiline edaafiline- niiskuse läbilaskevõime, soojusvarustus, mehaaniline koostis ja pinnase läbilaskvus	Loomade mõju üksteisele ja teistele organismidele biotsenoosis
Keemiline- õhu koostis, toitainete sisaldus pinnases või vees, õhu ja vee soolsus, pH reaktsioon	Antropilised tegurid - igat tüüpi inimtegevus

3. Antropogeensed keskkonnateguridmida nimetatakse inimmõjude koguks elusorganismidele. See mõju võib olla ka otsene, näiteks kui inimene raiub metsa või laseb loomi, või kaudne, avaldudes inimese mõjus abiootilistele ja biootilistele keskkonnateguritele, näiteks atmosfääri, pinnase, hüdrosfääri koostise muutumine või ökosüsteemide struktuuri muutus.

3.1. Päikesekiirgus

Päikesekiirgus on ökosüsteemi peamine energiaallikas. See on suur õnnistus kõigile elusolenditele ja samal ajal tegur, mis loob selle olemasolu jaoks jäika raamistiku.

Otsest või hajutatud päikesekiirgust pole vaja ainult väikese rühma elusolendite jaoks - mõned seeneliigid, süvamerekalad, mulla mikroorganismid jne.

Kõige olulisemad elusorganismis valguse olemasolul toimuvad füsioloogilised ja biokeemilised protsessid hõlmavad järgmisi (vastavalt N. Green jt, 1990):

1. fotosüntees (fotosünteesiks kasutatakse 1–2% Maakera juhtunud päikeseenergiast);

2. Transpiratsioon (umbes 75% - transpiratsiooniks, mis tagab taimede jahutamise ja mineraalainete vesilahuste liikumise mööda neid);

3. fotoperioodism (võimaldab elusorganismides elutähtsate protsesside sünkroniseerimist perioodiliselt muutuvate keskkonnatingimustega);

4. liikumine (fototropism taimedes ja fototaksis loomadel ja mikroorganismidel);

5. nägemine (üks peamisi loomade analüüsimisfunktsioone);

6. Muud protsessid (D-vitamiini süntees inimestel valguse käes, pigmentatsioon jne).

Kesk-Venemaa ja enamiku maapealsete ökosüsteemide biotsenooside aluseks on tootjad. Nende päikesevalguse kasutamist piiravad mitmed looduslikud tegurid ja ennekõike temperatuuritingimused. Sellega seoses töötati välja spetsiaalsed adaptiivsed reaktsioonid kihi kujul, lehtede mosaiik, fenoloogilised erinevused jne. Valgustingimuste nõuete kohaselt jaotatakse taimed heledaks või valgust armastavaks (päevalill, jahubanaan, tomat, akaatsia, melon), varju- või mittearmastavaks (metsataimed, samblad) ja varjutaluvuseks (hapuoblikas, kanarbik, rabarber, vaarikas, murak).

Taimed moodustavad teiste elusolendite liikide elutingimused. Sellepärast on nende reageerimine leviedastuse tingimustele nii oluline. Keskkonnareostus põhjustab kokkupuute muutust: päikese insolatsiooni taseme langus, fotosünteetiliselt aktiivse kiirguse hulga vähenemine (päikesekiirguse PAR-osa lainepikkusega 380–710 nm) ja valguse spektraalse koostise muutumine. Selle tagajärjel hävitab see tsoose, mis põhinevad päikesekiirguse saabumisel teatud parameetrites.

3.2. Temperatuur

Meie tsooni looduslike ökosüsteemide jaoks on temperatuurifaktor koos valgusallikaga määrav kõigi eluprotsesside jaoks. Populatsioonide aktiivsus sõltub aastaajast ja kellaajast, sest igal neist perioodidest on oma temperatuuritingimused.

Paljude liikide isikud ei suuda püsivat kehatemperatuuri säilitada ja külmal aastaajal või päeval vähendavad nad elutähtsate protsesside taset kuni peatatud animatsioonini. See puudutab peamiselt taimi, mikroorganisme, seeni ja poikilotermilisi (külmaverelisi) loomi. Aktiivsust säilitavad ainult homo-termilised (soojaverelised) liigid. Passiivses olekus olevate heterotermiliste organismide kehatemperatuur ei ole palju kõrgem kui keskkonna temperatuur; aktiivses olekus - üsna kõrge (karud, siilid, nahkhiired, gopherid).

Homohüotermiliste loomade termoregulatsioon on tagatud eritüüpi ainevahetusega, mis toimub loomasoojuse vabanemisega kehas, soojust isoleeriva üksuse olemasolust, suurusest, füsioloogiast jne.

Taimede osas arendasid nad evolutsiooniprotsessis mitmeid omadusi:

1. Külmakindlus - võime taluda pikka aega madalaid positiivseid temperatuure (alates ° C kuni + 5 ° C);

2. Talvine vastupidavus - mitmeaastaste liikide võime taluda mitut talvet kahjulikku olukorda;

3. külmakindlus - võime pikka aega taluda negatiivseid temperatuure;

4. Anabioos - võime taluda pikaajalist keskkonnategurite puudumist ainevahetuse järsu languse korral;

5. Kuumuskindlus - võime taluda kõrgeid (St. + 38 ° ... + 40 ° C) temperatuure ilma oluliste ainevahetushäireteta;

6. Efemeraalsus - ontogeneesi vähenemine (kuni 2–6 kuud) liikides, mis kasvavad lühikese soodsate temperatuuritingimuste korral.

7. Vastupidavus temperatuuritingimuste muutustele.

Keskkonna termiline reostus põhjustab elusorganismide arengu fenoloogiliste faaside nihkumist või ebanormaalseid muutusi ontogeneesi teatud etappides. Selle tulemusel pole paljudel populatsioonidel aega või nad ei saa täieõiguslikke järglasi anda, mõnel pole aega kahjulike tingimuste perioodiks ette valmistuda ja nad surevad. Globaalne soojenemine temperatuuril + 0,5..1,5 ° C põhjustab enamiku ekspertide sõnul biosfäärile katastroofilisi tagajärgi.

3.3 Niiskus

Meie tsooni niiskusolud on organismide eksisteerimiseks piisavalt soodsad. Enamik elusolendeid on 70–95% vett. Vesi on vajalik kõigi biokeemiliste ja füsioloogiliste protsesside jaoks. Seetõttu on see kõigi ökosüsteemide biotsenooside jaoks nii oluline.

Niiskuse kättesaadavus aasta-ja päeva erinevatel perioodidel on erinev. Evolutsiooniprotsessis on elusorganismid kohanenud veetarbimist reguleerima ja säilitama sisekeskkonna optimaalse koostise.

Seoses veerežiimiga eristatakse järgmisi elusolendite ökoloogilisi rühmi:

1. hüdrobiontid - ökosüsteemide elanikud, kelle kogu elutsükkel toimub vees;

2. Hügrofüüdid - niiskete elupaikade taimed (Kaluga sood, Euroopa ujumistrikoo, laialeheline kobras);

3. hügrofiilid - loomad, kes elavad ökosüsteemide väga niisketes osades (molluskid, kahepaiksed, sääsed, puutüved);

4. Mesofüüdid - mõõdukalt niisutatud elupaikade taimed;

5. Kserofüüdid - kuivade elupaikade taimed (sulerohi, koirohi, astrogale);

6. Kserofiilid - kuivade territooriumide elanikud, kes ei talu suurenenud niiskust (mõned roomajate, putukate, kõrbes näriliste ja imetajate liigid).

7. sukulendid - kõige kuivemate elupaikade taimed, mis võivad varre või lehtede sees koguneda olulisi niiskusevarusid (kaktused, aaloe, agaav);

8. sklerofüüdid - väga kuivade alade taimed, mis taluvad tugevat dehüdratsiooni (kaameli selgroog, Saksaul, Saksagyz);

9. Efemeerid ja efemeroidid - ühe- ja mitmeaastased rohttaimed, mille lühendatud tsükkel kattub piisava niiskuse perioodiga.

Taimede niiskustarbimist saab iseloomustada järgmiste näitajatega:

1. Põuataluvus - võime taluda vähenenud atmosfääri- ja (või) mullapuudusi;

2. Niiskuskindlus - võime taluda vesikihtumist;

3. Transpiratsioonikoefitsient on kuivmassiühiku moodustamiseks kulutatud vee kogus (valge kapsa puhul 500–550, kõrvitsa-800 puhul);

4. Vee kogutarbimise koefitsient - taime ja mulla poolt tarbitav veekogus biomassiühiku loomiseks (heinaheintele - 350–400 m3 vett biomassi tonni kohta);

Veerežiimi rikkumine, pinnavee reostus on ohtlik ja mõnel juhul saatuslikuks tsenoosidele. Veeringluse muutumine biosfääris võib põhjustada ettearvamatuid tagajärgi kõigile elusorganismidele.

3.4. Õhk-gaas režiim

Maa atmosfäär on üsna stabiilse koostisega. Pinna õhukihis olev 21% hapnikust tagab looduslike ökosüsteemide kõigi organismide täieliku hingamise. Taimede fotosünteetiliste reaktsioonide jaoks piisab 0,03% süsinikdioksiidist. Õhumasside horisontaalne ja vertikaalne liikumine loob vajaliku õhuvahetuse kõigile ökosüsteemi elanikele - mulla mikroorganismidest putukate ja lindudeni.

Õhk-gaasirežiimi võib looduslikes tingimustes rikkuda väga harva (näiteks vulkaani purske ajal), antropoloogilistel - üsna sageli. Meie keskkonna peamised õhusaasteained on vingugaas, vääveldioksiid, lämmastikdioksiid, formaldehüüd, tolm. Raske fotosüntees, hingamine, paljud muud füsioloogilised protsessid ja mõnel juhul nende modifitseerimine peatab või peatab õhusaaste elusorganismide kasvu ja arengu, põhjustades mõnel juhul nende surma.

Abiootilised keskkonnategurid mängivad täiel määral oma ökoloogilist rolli alles siis, kui inimelu tagajärjed jäävad biosfääri isepuhastuvuse ja enesetäiendamise võime piiridesse.

Tegurite kombineeritud mõju organismidele üldised seadused

4.1. Optimaalsuse mõiste

Iga organism, iga ökosüsteem areneb teatud tegurite kombinatsiooni abil: niiskus, valgus, kuumus, toitainevarude kättesaadavus ja koostis. Kõik tegurid mõjutavad keha samal ajal. Iga organismi, populatsiooni ja ökosüsteemi jaoks on olemas hulk keskkonnatingimusi - stabiilsuse vahemik (joonis 1), mille raames toimub objektide eluline aktiivsus.

Evolutsiooniprotsessis moodustasid organismid keskkonnatingimustele teatavad nõuded. Faktorite annused, mille korral organism, populatsioon või biotsenoos saavutab parima arengu ja maksimaalne produktiivsus vastab optimaalsetele tingimustele. Selle annuse muutumisega vähenemise või suurenemise suunas surutakse keha alla ja mida tugevam on teguri väärtuse kõrvalekalle optimaalsest, seda suurem on elujõulisuse langus kuni keha surmani või biotsenoosi hävitamiseni. Tingimusi, mille korral elutähtis tegevus on maksimaalselt depressioonis, kuid keha ja biotsenoos on endiselt olemas, nimetatakse pessimaalseteks.

NÄIDE Põhjas on piiravaks teguriks soojus, lõunas - niiskuse kättesaadavus. Kaug-Põhjas kasvavad Kayanderi lehisepõõsaste kõige produktiivsemad metsad lammidel - seal on soodne hüdrotermiline režiim ja üleujutuste ajal mulda täiendatakse regulaarselt toitainetega. Madalaima tootlikkusega metsad on samast lehisest, kuid koos sfagnum-samblate kattega, mis on moodustatud mägede põhunõlvadel pideva üleniiske ja külma pinnase tingimustes. Igikeltsa tase samblakatte all ei lange alla 30 cm.Lõunapoolses ürgorus on optimaalsed metsakasvatustingimused iseloomulikud keskosas asuvatele põhjapoolsetele nõlvadele ja pessimaalsetele kuivadele kumera pinnaga nõlvadele.

Taimede, loomade ja nende koosluste optimumide ja pessimumide valguse, niiskuse, soojusvarustuse, mulla soolsuse ja muude tegurite osas võib tuua palju näiteid.

4.2. Sallivuse mõiste

Erinevat tüüpi taimede ja loomade puhul on hea enesetunde tingimused erinevad. Näiteks eelistavad mõned taimed väga kõrget õhuniiskust, teised aga kuivemaid elupaiku. Mõned linnuliigid lendavad soojematesse kliimatingimustesse, teised - ristandid, talvel koorunud männid ja tibud. Mida laiemad on keskkonnatingimuste kvantitatiivsed piirid, mille korral organism, liik ja ökosüsteem võivad eksisteerida, seda kõrgem on nende vastupidavuse või taluvuse aste. Liikide omadust kohaneda keskkonnatingimustega nimetatakse keskkonna plastilisus(Joonis 2) ja liikide keskkonnavalentsust hinnatakse populatsioonide poolt üle kantud teguri looduslike kõikumiste amplituudiga.

Kitsa ökoloogilise plastilisusega liigid, s.t. mis on võimelised eksisteerima tingimustes, kus selle optimaalsusest on väike kõrvalekalle, nimetatakse kõrgelt spetsialiseerituks stenobiontic   (stenod - kitsad), liigid, mis on laialt kohanenud ja suudavad eksisteerida oluliste tegurite kõikumiste korral - eurybiontic   (kogu Euroopas) Piire, millest väljaspool eksisteerimine on võimatu, nimetatakse vastupidavuse alumiseks ja ülemiseks piiriks ehk ökoloogiliseks valentsiks.

NÄIDE Soola- ja mageveekogude kalad - stenobiontid. Kolmekõrvaline tikk ja lõhe on eurybiontid. Stenobiontstaimed: Chosenia, Korea pappel - lammtaimed, hügrofüütilised taimed (sood, saialill, harilik saba), Primorye xerophytes - tihedalt õitsenud mänd, Mandžuuria aprikoos, rähn jne. Peaaegu kõiki imetajaid, sealhulgas inimesi, võib nimetada stenobiontideks. Õhutemperatuuri (22–26 ° C) ja vee (28–38 ° C) väikeseks kõrvalekaldumiseks „normaalsest“ väärtusest, õhus on madal hapnikusisaldus ja kõrge kahjulike ainete (kloori, elavhõbedaauru, ammoniaagi jne) sisaldus, et põhjustada tema seisundi järsku halvenemist.

Ühe teguri suhtes on m-i tüüp. stenobiont, seoses teisega - eurybiont. Sõltuvalt sellest eristatakse vahetult vastandlikke liikidepaare: stenotermiline - eurüteemiline (soojuse suhtes), stenohüdriline - eurhüdriline (niiskuse suhtes), stenohalik - eurüthalic (soolasuse suhtes), seina-eurythric (valguse suhtes) jne.

On ka teisi termineid, mis iseloomustavad liikide suhet keskkonnateguritega. Lõpposa "phyl" (phyleo (kreeka kreeka) - ma armastan) lisamine tähendab, et liik on kohanenud faktori suurtes annustes (termofiil, hügrofiil, oksüfiil, galofiil, chionofiil) ja sõna "foob" lisamisega vastupidiselt madalale (galoofoob, chionofoobe) . “Termofoobi” asemel kasutatakse tavaliselt “krüofiili”, “hüdrofoobi” asemel “kserofiili”.

Tüüpilised euribiontid on lihtsad organismid, seened. Kõrgemate taimede hulgas võib europionjonidele omistada parasvöötme liigid: harilik mänd, Dauria lehis, Mongoolia tamm, Schwerini paju, pohl ja enamik kanarbikuliike.

Stenobiontismi toodetakse liikides, mis arenevad pikka aega suhteliselt stabiilsetes tingimustes. Mida enam väljendunud on, seda väiksem on liikide või nende koosluse levila. Kõige tavalisematel liikidel on lai tolerants kõigi tegurite suhtes. Neid nimetatakse kosmopoliitikuteks. Kuid selliseid liike on vähe.

Looduses pole kohta, kus üks tegur kehale mõjuks. Kõik tegurid toimivad üheaegselt ja nende toimingute kogu nimetatakse tähtkujuks. Tegurite väärtused ei ole alati samaväärsed. Need kõik võivad olla ebapiisavad ja siis toimub üldine elustiku pärssimine (taimkatte halb areng, vähenenud produktiivsus, muutused biomassi fraktsionaalses struktuuris, muutused teistes ökosüsteemi näitajates), kuid sagedamini on mõni neist arvukuses, isegi optimaalses osas, ja teised on defitsiidis. Pealegi ei ole tähtkuju lihtne tegurite mõju summa, sest Mõnede tegurite mõju määr organismidele ja populatsioonidele sõltub muude tegurite mõjuastmest.

NÄIDE Optimaalse soojusvarustuse korral suureneb taimede ja loomade taluvus niiskuse ja toitumise puudumise suhtes ning kuumuse puudumisega kaasneb niiskuse vajaduse vähenemine ja suurenenud vajadus toitainete järele. Pealegi täheldatakse seda taimedes ja loomades. Taimedes, kus mullas puudub kuumus ja vesi on niiskunud, muutuvad toitaineelemendid füsioloogiliselt kättesaamatuks ning taluvuse tagamiseks on vajalik mulla suurem viljakus. Ka loomadel - keha külmafunktsioonide tugevdamiseks külma korral peate sööma hästi. Nii koguneb karul enne dennis istumist alati nahaalune rasv. Gaasivahetusreaktsioonid kalades pole erineva soolasusega vees ühesugused. Perekonna Blastophagus mardikatel sõltub reaktsioon valgusele temperatuurist. Temperatuuril 25 ° C hiilivad nad valguse kätte (positiivne fototropism), kui temperatuur langeb 20 ° C-ni või tõuseb 30 ° C-ni - reaktsioon on neutraalne ning väärtustel, mis jäävad alla nende piiri ja ületavad - nad varjavad.

Tegurite kompenseerimise võimalused on siiski piiratud. Ühtegi tegurit ei saa täielikult teisega asendada ja kui vähemalt ühe teguri väärtus ületab elustiku komponendi ülemise või alumise vastupidavuspiiri, muutub viimase olemasolu võimatuks, hoolimata sellest, kui soodsad teised tegurid on.

NÄIDE Sika hirve normaalne ellujäämine Primoryes toimub ainult lõunanõlvadel asuvates tammepuudes, nagu siin on lumejõud tähtsusetu ja see tagab hirvedele talveperioodiks piisava hulga toitu. Hirve piiravaks teguriks on sügav lumi. Kuumuse puudumine piirab enamiku Manchu taimestiku liikide ja moodustiste levikut põhja pool: tihedalt õitsenud männist koosnev mänd, terveleheline kuusk ja selle moodustised on levinud ainult Lõuna-Primorjas. Ja igikeltsa leviku tsoonis valitseb lehis kõikjal. Seeder-kääbusvanema ja Kamtšatka lepa puhul on määravaks levimisfaktoriks kõrge õhuniiskus ja talvitumistingimused. Nad taluvad härmasid talvesid ainult siis, kui seal on paks lumikate, mis kaitseb võrseid kuivamise ja Kaug-Ida talviste mussoonide külmakahjustuste eest. Need liigid moodustavad tihnikuid ainult Okhotski mere ja Beringi mere rannikualadel ning mandriosades - subalpi vööndis vähemalt 1000 m / n kõrgusel. Arengu varases staadiumis võib okaspuude piiravaks teguriks olla liigne valgus. Kõik nad, isegi hauamänn, vajavad varjamist esimestel eluaastatel.

19. sajandi keskel (1846) tegi Saksa põllumajanduse keemik Liebig järelduse "miinimumi seadusest". Mineraalväetistega tehtud katses leidis ta, et taimede vastupidavust mõjutavad kõige enam need tegurid, mis antud elupaigas on minimaalsed. Ta kirjutas 1955. aastal: "Elemendid, mis puuduvad täielikult või puuduvad õiges koguses, takistavad teistel toitaineühenditel mõju avaldada või vähendavad nende toiteväärtust." See kehtib mitte ainult akude, vaid ka muude elutähtsate tegurite kohta. Liebigi seadus on kohaldatav ainult ökosüsteemi statsionaarses olekus, s.o. kui aine ja energia sissevool süsteemi on tasakaalustatud nende väljavooluga.

Tegurit, mille tase on lähedane konkreetse organismi, liigi ja elustiku muude komponentide vastupidavuspiiridele, nimetatakse piiravaks. Ja just selle teguri abil keha kohaneb (kohandub). Piiravate või piiravate tegurite seadus ei kehti mitte ainult olukorras, kus need tegurid on minimaalses, vaid ka maksimaalses, see tähendab, et see ületab organismi (ökosüsteemi) vastupidavuse ülemise piiri.

Pessimaalsetes tingimustes on mitmeid piiravaid tegureid ja nende üldine pärssiv toime võib olla suurem kui üksikute tegurite täielik pärssiv toime.

NÄIDE lõunanõlvadega - insolatsioon suurendab keskkonna kuivust, hoiab ära mulla viljakuse suurenemise.

Sageli on piirav tegur liigi ühes arenguetapis. Nagu teate, on alaealised isikud kõige haavatavamad ja neid võivad piiravad tegurid põhjustada paar. Erinevates geograafilistes piirkondades on piiravad tegurid erinevad: Kaug-Põhjas - sagedamini on soe, lõunapoolsetes piirkondades - niiskus. Erinevad liigid reageerivad samale tegurile erinevalt. Täiskasvanud indiviidide reageerimisel kindlale tegurile on võimalik konstrueerida ökoloogiline seeria (kahanevas järjekorras või teguri toimimise suurenemisel).

NÄIDE puuliikide ökoloogilisest ulatusest varjutaluvuse osas: lehis - valge kask - haab - paju - pärn - tamm - daurk kask - tuhk - vahtrad - lepp - jaam - sarvepalm - kuusk - seeder - kuusk. Metsatüüpide ökoloogilised seeriad (soojusvarustuse järgi): lehis (L.) rohune - L. roheline sammal - L. pohl - L. sphagnum (joonis 3). Metsatüüpide ökoloogiline seeria (niiskuse järgi): elmovnik (või tuhkpuu), suur rohi ja sõnajalg - tammepuit (D.) koos teokasega - D. seede - D. rododendronide sette - D. mariannik-sette - D. sette haruldane kate (joon. 4) )

Rahvastiku piires on võimalik eristada ka isikuid, kes on sama teguri suhtes kõige vähem ja vähem tundlikud. See on tingitud organismide pärilike (geneetiliste) ja omandatud (fenotüüpsete) tunnuste kombinatsioonist. Populatsioonide keskkonnaidentiteedi tõttu on erineva elujõuga isendeid. Kõige vastupidavamad ebasoodsate tingimuste ellujäämisperioodid, aidates kaasa liigi säilimisele ekstreemsetes tingimustes.

4.5.   Eelreegel V.V. Alekhine

Määra nohik sulle. Sina. Alekhine (1951). Samad kooslused asuvad ühes tsoonis ja teises tsoonides. Teisel juhul asuvad levila põhjapoolsetest piiridest väljaspool enda jaoks kõige soodsamad elupaigad, väljaspool lõunapiiri - kõige vähem soodsad. See ilmneb eriti selgelt metsavööndi põhja- ja lõunanõlvadel. Magadani piirkonna külmadel nõlvadel kasvavad sphagnumkattega lehise tihnikud, sooja lõunanõlvadel kasvavad lehise sambla-samblike metsamaad (Chukotka) ja kiviklibused kased (Põhja-Okhotski meri). Primorye edelaosades hõivavad põhjanõlvad niisked okas-lehtpuumetsad ning lõunanõlvad on hõivatud kuivade tammemetsadega, kus on haruldased tihedalt õitsenud (haua-) ja aprikoosipuudega haruldased männimetsad, mis äärelinnas muutuvad metsa-steppide kooslusteks.

Paljastatud musteril on suur tähtsus, sest võimaldab teil täpselt kirjeldada uurimata territooriumide taimestikku ja rekonstrueerida selle endine välimus kohtades, kus see hävitati.

Jaam - liigi populatsiooni elupaik, mis on omane keskkonnatingimustele, mis vastavad liigi nõuetele. Igal liigil on oma jaamade komplekt. Samas vööndis ja ajavahemikus hõivavad liigid ühe jaama. Üleminekul teise tsooni või üleminekuga vanuseastmele võivad liigid jaama vahetada. Tsoonilise elupaiga muutmise reegli kehtestas entomoloog Grieg. Yakovl. Bey-Bienko (1966). Põhjapoolsetes piirkondades käituvad paljud putukate liigid tavaliselt hügrofoobidena, hõivates kuivemaid, õhemaid alasid, lõunapoolsetes piirkondades aga hüdrofüütidena, asustavad niiskeid, varjulisi kohti, tiheda taimkattega (rändrohi). Teine näide on lasia sipelgad (Lasius niger, L. flavus) niisketel niitudel asustavad hummokid ja steppide kuivadel niitudel eelistavad niiskemaid elupaiku. Taimedele on omane ka elupaiga tsooniline muutus.

Niisiis kasvab Lõuna-Primorye seeder-kääbuspuu ainult subalpiini vööndis 1000–1100 m kõrgusel kuni 1400–1600 m kõrgusel merepinnast, põhja poole liikudes läheb see alla ja moodustab orgu lehisemetsades tiheda aluskasvu. Põhja pool 60 ° N - Lõuna-Tšukotkas ja Okhotski rannikul on mägede ja küngaste ida- ja kaguosa nõlvad ning jalamid hõivatud pideva kääbus-päkapiku tihnikuga.

4.7. Tsoonitasemete reegel M.S. Gilyarova

Erinevates tsoonides hõivavad samad liigid erinevaid astmeid. Põhja poole liikudes liiguvad nad loomulikult ülemistest astmetest madalamale, soojemale ja mõned pinnasele. See määras mulla. Zooloog Mercur. Serg. Gilyarov.

NÄIDE Metsvööndis lepatriinu (Lucanus cervus) vastsed arenevad lagunevas surnud puidus ja kändudes ning steppides elavad nad mädanenud juurtes 1 meetri sügavusele.

Lisaks elupaikade tsoonilisele (ruumilisele) muutusele toimuvad ajutised nihked: hooajalised (kuu jooksul ja isegi ühel päeval mikrokliima kõikumiste ajal - põua- või taifuunide perioodil, peidavad putukad ja närilised kas põõsaste ja puude kroonide kaitse all või valitakse avatud kohtades) ja aastane (ilmastikuolude keskmisest aastanormist kõrvalekaldumise korral). Elupaikade muutumise tõttu säilitavad liigid ökoloogilise seisundi pidevalt muutuvates tingimustes. Samal ajal hõivavad nad eduka ümberasustamise korral uusi elupaiku ja isegi muudavad neid. Selle tagajärjel hakkab muutuma üksikisikute ja populatsioonide ökoloogia ja füsioloogia. Sellistel juhtudel muutub jaamade vahetus evolutsiooni üheks juhtivaks teguriks.

Staatiline truuduspõhimõte ning sellele vastupidine elupaikade tsoonilise ja vertikaalse muutuse põhimõte näitavad organismide keerulist seost keskkonnaga. Nende uurimine on liikide ökoloogia mõistmiseks väga oluline, kuna see on haruldaste ja kasulike liikide kaitse ning kahjulike liikide vastu võitlemise alus.

5. Abiootiliste tegurite olulisus keskkonnas

Erinevates keskkonnatingimustes toimuvad bioloogilised protsessid erineva kiirusega. Näiteks sõltub paljude taimede kasv erinevate ainete (vesi, süsinikdioksiid, lämmastik, vesinikioonid) kontsentratsioonist.

Temperatuuri näide näitab, et keha kannab seda tegurit ainult teatud piirides. Keha sureb, kui keskkonna temperatuur on liiga madal või liiga kõrge. Keskkonnas, kus temperatuur on neile äärmustele lähedane, on elavaid elanikke harva. Kuid nende arv suureneb, kui temperatuur läheneb keskmisele väärtusele, mis on antud liigi jaoks parim (optimaalne).

Tolerants (kreeka sallivusest - kannatlikkus) on organismide võime taluda elutingimuste muutusi (temperatuuri, niiskuse, valguse kõikumised). Näiteks: mõned surevad temperatuuril 50 °, teised taluvad keetmist.

Erinevates keskkonnatingimustes toimuvad bioloogilised protsessid organismides erineva kiirusega. Näiteks sõltub paljude taimede kasv erinevate ainete (vesi, süsinikdioksiid, lämmastik, vesinikioonid) kontsentratsioonist.

Võimalik, et just sallivus päästab looduse inimese liiga ebamõistliku kokkupuute eest. Lisaks on Maal veel kohti, mida inimmõju mõjutab suhteliselt vähe. Seetõttu, kui inimene loob enda jaoks väljakannatamatud tingimused, jääb mõni elu alles ja jätkab evolutsiooni, kui ainult inimene ei rebi planeeti aatomi katastroofi tagajärjel hakkideks. Samuti on taimi, mis toodavad aineid, mis põhjustavad nende endi surma.

Laialdase tolerantsiga organisme tähistatakse eesliitega "heuris". Eurybiont on organism, mis võib elada erinevates keskkonnatingimustes. Näiteks: eurütmiline on organism, mis kannatab suurte temperatuurikõikumiste all. Kitsa tolerantsivahemikuga organisme tähistatakse eesliitega "seina-". Stenobiont - organism, mis nõuab rangelt määratletud keskkonnatingimusi. Näiteks: forell on stenotermiline liik ja ahven on eurütmiline. Forell ei talu suuri temperatuurikõikumisi, kui kõik mägijõe kallastel olevad puud kaovad, põhjustab see temperatuuri tõusu mitme kraadi võrra, mille tagajärjel forell hukkub ja ahven säilib.

Kere uutesse oludesse paigutades kohaneb mõne aja pärast ära. See viib tolerantsikõvera nihutamiseni ja seda nimetatakse kohanemiseks või aklimatiseerumiseks. Organismide normaalseks arenguks on vaja rangelt määratletud kvaliteediga mitmesuguseid tegureid, millest igaüks peab olema kindlas koguses. Vastavalt tolerantsiseadusele võib aine liig võib olla sama kahjulik kui puudus, see tähendab, et mõõdukalt on kõik hästi. Näiteks: saak võib hukkuda nii kuivades kui ka liiga vihmastes suvedes.

Seadus miinimum.

Teatud bioloogiliste protsesside intensiivsus on sageli tundlik kahe või enama keskkonnateguri suhtes. Sel juhul kuulub otsustav tegur sellisele tegurile, mis on organismi vajaduste jaoks minimaalses koguses. Selle reegli sõnastas mineraalväetiste teaduse rajaja Justus Liebig (1803–1873) ja seda kutsuti miinimumseaduseks. Yu. Liebig avastas, et taimede saagikust võivad piirata mis tahes peamised toitained, kui ainult seda elementi napib.

Pealegi ei kompenseeri miinimumseaduse kohaselt ühe aine puudust kõigi teiste liigse sisaldusega. Kui mullas on palju lämmastikku, kaaliumi ja muid toitaineid, kuid fosforit pole piisavalt (või vastupidi), arenevad taimed normaalselt ainult seni, kuni nad kogu fosfori imenduvad.

Faktoriteks, mis takistavad organismide arengut puuduse või ülejäägi tõttu võrreldes vajadustega, nimetatakse piiravateks.

Säte piiravate tegurite kohta hõlbustab oluliselt keerukate olukordade uurimist. Hoolimata organismide ja nende keskkonna vaheliste suhete keerukusest, pole kõigil teguritel keskkonnamõju sama. Näiteks hapnik on kõigi loomade füsioloogiline tegur, kuid keskkonna seisukohast muutub see piiratud ainult teatud elupaikades. Kui kala sureb jões, tuleks kõigepealt mõõta hapniku kontsentratsiooni vees, kuna see on väga varieeruv, hapnikuvarud on kergesti ammendunud ja sageli sellest ei piisa. Kui looduses täheldatakse lindude surma, tuleb otsida teine \u200b\u200bpõhjus, kuna hapnikusisaldus õhus on suhteliselt püsiv ja maapealsete organismide vajaduste seisukohast piisav.

6. Elusorganismide kohandamine keskkonnatingimustega.

C. Darwini teooria kohaselt on organismid lenduvad. Sama liigi kahte absoluutselt identset isendit on võimatu leida. Need erinevused on osaliselt päritavad. Kõik see on geneetika seisukohast hõlpsasti seletatav. Iga liik ja populatsioon on küllastunud erinevate mutatsioonidega, see tähendab organismide struktuuri muutustega, mis on põhjustatud vastavatest kromosoomide muutustest, mis toimuvad keskkonna- või sisemiste tegurite mõjul. Need muutused keha märkides on spasmilised ja päritavad. Valdav enamus neist mutatsioonidest on tavaliselt ebasoodsad, nii et peaaegu kõik neist on retsessiivsed, see tähendab, et nende manifestatsioonid kaovad pärast teatud arvu põlvkondi. Kõik need muutuste kogumid on aga pärilikkuse reserv, liigi või populatsiooni geenivaram, mida saab populatsioonide olemasolu tingimuste muutmisel mobiliseerida loodusliku valiku kaudu.

Kui populatsioon elab suhteliselt konstantsetes tingimustes, katkestatakse loodusliku valiku abil peaaegu kõik mutatsioonid, mida sel juhul nimetatakse stabiliseerimine. Fikseeritud on ainult mutatsioonid, mis viivad tunnuste väiksema varieerumiseni, samuti mutatsioonid, mis aitavad energiasäästu saavutada, vabanedes funktsioonidest, mis on muutunud pidevates tingimustes üleliigseks. See aitab kaasa stenobiontide moodustumisele. Sageli viib valiku stabiliseerimine degeneratsioonini, see tähendab evolutsioonimuudatusteni, mis on seotud organisatsiooni vormi lihtsustamisega, millega tavaliselt kaasneb mõne olulisuse kaotanud elundi kadumine. Nii kaotasid vaalad tagajäsemed, lantsel pole oma seedeorganeid jne. Kadunute eest võidakse omandada uusi elundeid.

Keskkonnatingimuste muutumisel kujunevad kõige tõenäolisemalt keskkonnasurve elanikkonnale ja kõige tõenäolisemad on mutatsioonide kandjad, kes “aitasid ära” muutused, mis on uutele keskkonnatingimustele soodsamad kui algvormid. Nad annavad suurima järglase, kus keskkonnaseisundit rahuldavad vormid on veelgi täpsustatud. Selle tulemusel muutuvad vormid iga uue põlvkonnaga järk-järgult. Seda looduslikku valikut nimetatakse sõites.

Väiksemaid evolutsioonilisi muutusi, mis aitavad paremini kohaneda teatud keskkonnatingimustega, nimetatakse ideaalseks kohanemiseks. Tegemist on mitmesuguste privaatseadmetega: kaitsevärvimine, põhjakala lame kuju, seemnete kohandamine hajutamiseks, okastes lehtede degeneratsioon, et vähendada transpiratsiooni jne. Ideaadapteerimise tulemuseks on tavaliselt väikesed süsteemsed rühmad: liigid, perekonnad ja perekonnad.

Aromorfoosiks nimetatakse olulisemaid evolutsioonilisi muutusi, mis ei ole kohanemine üksikute keskkonnateguritega ja põhjustavad olulisi muutusi eluvormides, põhjustades uusi korraldusi, klasse, tüüpe jne. Aromorfoosi näide on iidsete kalade ilmumine maismaale ja kahepaiksete klassi moodustamine. Aromorfoosi tagajärjed on ka elusolendite selliste omaduste nagu psüühika ja teadvuse teke. Aromorfoos tähistab olulist revolutsioonilist muutust biosfääri struktuuris, mille on ilmselt põhjustanud globaalsed muutused keskkonnas.

Tuginedes analoogia põhimõttele, võime eeldada, et nii nagu keskkond mõjutab meid, sundides meid otsima võimalusi sellega kohanemiseks, võime tegutseda ka meie organismide rakkude suhtes üldsüsteemina, sundides neid sellistel viisidel kohanema väliste tingimustega. mida me neilt ootame ja mida me mingil põhjusel vajame. Näiteks hakkame regulaarselt koormama oma lihaseid ja meie lihased, kohanedes uute tingimustega, hakkavad kasvama ja muutuvad nendele koormustele reageerides tugevamaks. Kokkupuude võib toimuda keerukamas ahelas, näiteks ehmatuse korral eraldub adrenaliin meie vereringesse, sundides kõiki rakke minema stressirohkesse, st aktiivsemasse olekusse, kasutades selleks selleks oma varusid, mis annab kogu kehale lisajõudu välise ohu ületamiseks. . Seega on sisemiste alamsüsteemide mõjutamise mehhanism nende alamsüsteemide keskkonnategurite muutmise kaudu ilmselt mis tahes supersüsteemi mõjutamise mehhanism selle sisemisele korraldusele.

Tõenäoliselt pole rakusisene tase erand. Kui meie keha rakk langeb muudetud tingimustesse ja need muutused on kas fikseeritud või perioodiliselt korduvad, siis proovib rakk kohaneda uute tingimustega, muutes vastavalt oma struktuuri ehk muuta rakusisest keskkonda, mõjutades seeläbi seda asustavaid organelle, sealhulgas ja kromosoomides, mis on samuti tõenäoliselt sunnitud nende jaoks väliste tingimustega kohanema. Võimalik, et teatud mõjuga kehale toimub peaaegu kogu geneetiline aparaat kõigis rakkudes teatud efektiga, mis põhjustab kromosoomide struktuuri täiesti üheselt mõistetavaid muutusi. See tähendab seda väline keskkond võib otseselt mõjutada meie geneetilist aparaati.

See tähendab, et mutatsioonid, millest me rääkisime, ei pruugi üldse olla juhuslikud, vaid üsna suunatud. Siis saab loodusliku valiku teooria kerge kohandamise:   Keskkonnatingimuste konkreetse muutuse korral elanikkonnas esinevate mutatsioonide hulgas on ülekaalus need, mis on selle muutuse poolt otseselt algatatud. See tähendab, et mutatsioonid ise on ilmselt suunatud ja kavandatud leidma uusi vorme, mis vastavad muutuva keskkonna nõuetele. Ja kuna elu vastus välistele muutustele, nagu me juba ütlesime, osutub optimaalsuse põhimõttele vastamisel üsna ühemõtteliseks, on võimalik, et mis tahes tunnuse konkreetne mutatsioon on ahelist laadi. See tähendab, et kui ühe paari järglastel on kord tekkinud, on edukas mutatsioon nakkav ka teistele vanematele, kes annavad järglasi, kuid samade edukate mutatsioonidega. Selle tagajärjel võivad ühe põlvkonna liigi raames erinevad vanemad saada lapsi, kellel on samad omadused, mis erinevad vanemate omadustest, moodustades seeläbi täiesti uue alamliigi. Ja siis on juba mõttetu otsida vahepealseid linke. Uus alamliik (ja seejärel uus liik) ilmub kohe, peaaegu samal ajal, ja selgub, et seda esindab stabiilseks paljunemiseks piisavalt suur arv isendeid. Tõsi, siiani on see vaid hüpotees.

Ilmselt ilmnevad sellised protsessid tõsistel keskkonnamuutuste perioodidel, mis ohustavad selle liigi väljasuremist. Just siis tekkis “pööris”, st ilmus tohutult palju mutatsioone, mille eesmärk oli: leida õige lahendus, uus vorm. Ja see lahendus kindlasti leitakse, sest nagu me juba ütlesime, hõlmab selleks elu “kohtuprotsessi tehnikat”, mis on “igasuguse laieneva hulga konkreetne ja vastupandamatu relv” (Teilhard de Chardini terminoloogia). Mutatsioonid täidavad uute vormide variantide kogu võimaliku ruumi ja siis määrab keskkond ise, millised neist vormidest kinnistuvad elus ja millised kaovad loodusliku valiku testi läbimata. Mõnikord tekitab selline keeris terve hunniku uusi füüle, see tähendab evolutsioonilisi harusid, mis on erinevad vastused keskkonna samale muutusele.

Organismide kohanemist keskkonnateguritega põhjustavad mitte ainult biosfääris toimuvad evolutsioonilised ümberkorraldused. Sageli kasutavad organismid nende funktsioonide loomulikku orientatsiooni ja sagedust, et jaotada oma funktsioonid aja jooksul ja programmeerida oma elutsüklid, et soodsaid tingimusi parimal viisil kasutada. Organismide ja loodusliku valiku vastastikmõju tõttu on kogu kogukond programmeeritud mitmesuguste looduslike rütmide jaoks. Sellistel juhtudel toimivad keskkonnategurid biosfääri protsesside omamoodi sünkroniseerijana.

Vastavalt toime suunale võib keskkonnategurid liigitada järgmiselt:

1) perioodilised tegurid (igapäevane, aastane jne);

2) korrata ilma range perioodilisuseta (üleujutused, orkaanid, maavärinad jne);

3) ühesuunalised tegurid (kliimamuutused, veevarustumine jne);

4) juhuslikud ja ebakindlad tegurid, mis on keha jaoks kõige ohtlikumad, kuna neid leidub sageli esimest korda.

Parimal viisil suudavad elusorganismid kohaneda perioodiliste ja ühesuunaliste teguritega, mida iseloomustab tegevuse kindlus, mistõttu neid saab üheselt tõlgendada. See tähendab, et supersüsteemi nõue on antud juhul üsna mõistetav.

Selliste korduvate teguritega kohanemise erijuhtum on näiteks fotoperioodism - see on keha reaktsioon parasvöötme ja polaaralade päevavalguse pikkusele, mida tajutakse signaalina organismide arengufaaside või käitumise muutuvatele muutustele. Fotoperioodilisuse näideteks on sellised nähtused nagu lehtede kukkumine, loomade vormimine, linnulennud jne. Taimede osas eristatakse tavaliselt lühiajalisi taimi, mis eksisteerivad lõunapoolsetel laiuskraadidel, kus pika kasvuperioodi jooksul on päev suhteliselt lühike, ja põhjapoolsetele laiuskraadidele iseloomulikke pikapäevaseid taimi, kus lühikese kasvuperioodi ajal on päev pikem.

Veel üks näide loodusnähtuste perioodilisusega kohanemisest on igapäevane rütm. Näiteks loomadel muutuvad päeval ja öösel hingamissagedus, pulss jne. Näiteks hallid rotid on oma igapäevases rütmis labiilsemad kui mustad, seetõttu on neil hõlpsam vallata uusi territooriume, kuna nad on asustanud peaaegu kogu maakera.

Teine näide on hooajaline tegevus. See ei ole tingimata aastaaegade vaheldus, vaid ka näiteks näiteks doge hooaja ja põua jne muutus.

Huvitavad on ka loodete rütmiga kohanemised, mida seostatakse nii päikese- kui ka kuupäevadega (24 tundi 50 minutit). Igapäevased e-puksid ja vood nihkuvad 50 minuti võrra. Loodete tugevus muutub kuu ajal (29,5 päeva). Noorkuu ja täiskuu korral jõuavad loodete maksimumini. Kõik need omadused jätavad rannikuorganismide käitumise jälje (loodete piirkond). Näiteks munevad üksikud kalad maksimaalse loode piiril mune. Praadida munadest vabastamine piirdub sama perioodiga.

Paljud rütmilised kohandused on päritavad isegi siis, kui loomad liiguvad ühest tsoonist teise. Sellistel juhtudel võib häirida kogu keha elutsüklit. Näiteks Ukraina jaanalinnud võivad muneda munad otse lumme.

Protsesside perioodilisusega kohanemise mehhanismid võivad olla kõige ootamatumad. Näiteks mõne putuka puhul põhineb omamoodi rasestumisvastane vahend perioodiliselt fotoperioodil. Pikad päevad hiliskevadel ja suve alguses põhjustavad närviahela ganglionis neurohormooni moodustumist, mille mõjul ilmuvad uinuvad munad, andes vastsed alles järgmisel kevadel, hoolimata sellest, kui soodsad toidud ja muud tingimused on. Seega on rahvastiku kasv piiratud isegi enne, kui toiduvarud muutuvad piiravaks teguriks.

Ilma range perioodilisuseta korduvate teguritega kohanemine on palju keerulisem. Mida iseloomulikum see tegur loodusele on (näiteks tulekahjud, tugevad tormid, maavärinad), seda täpsemaid kohanemismehhanisme nende jaoks elu leiab. Näiteks on vastupidiselt päeva pikkusele kõrbes sademete hulk täiesti ettearvamatu, kuid mõned aastased kõrbitaimed kasutavad seda fakti tavaliselt regulaatorina. Nende seemned sisaldavad idanemise inhibiitorit (inhibiitor on aineid, mis pärsib protsesse), mida pestakse välja ainult teatud koguse sademega, millest piisab selle taime kogu elutsükli jaoks seemnete idanemisest kuni uute seemnete küpsemiseni.

Seoses metsatulekahjudega töötasid taimed välja ka spetsiaalsed kohandused. Paljud taimeliigid investeerivad rohkem energiat maa-alustesse elunditesse ja vähem suguelunditesse. Need on nn taastuvad liigid. Küpsuses surevad liigid annavad aga arvukalt seemneid, mis on idanema kohe pärast tulekahju. Mõni neist seemnetest on aastakümneid metsa allapanu lasknud idanemist ega idanemist kaotamata.

Elusorganismidele on kõige ohtlikumad määramatud tegurid. Looduslikud süsteemid on võimelised hästi taastuma sellistest ägedatest stressidest nagu tulekahjud ja tormid. Pealegi vajavad paljud taimed juhuslikke pingeid, et säilitada elujõudu, mis suurendab eksistentsi jätkusuutlikkust. Kuid peened kroonilised häired, eriti iseloomulikud inimtekkelistele mõjudele loodusele, annavad nõrka reaktsiooni, seetõttu on neid raske jälgida ja mis kõige tähtsam - nende tagajärgi on raske hinnata. Seetõttu kujunevad nendega kohanemised äärmiselt aeglaselt, mõnikord palju aeglasemalt kui kroonilise stressi mõju akumuleerumisaeg, mis ületab piire, mille järel ökosüsteem hävib. Eriti ohtlikud on tööstusjäätmed, mis sisaldavad uusi kemikaale, millega loodus pole veel kokku puutunud. Üks kõige ohtlikumaid stressitekitajaid on keskkonna termiline reostus. Temperatuuri mõõdukal tõusul võib olla positiivne mõju elule, kuid pärast teatud piiri hakkavad ilmnema stressiefektid. See on eriti märgatav veekogudes, mis on otseselt seotud soojuselektrijaamadega.

Ökoloogiline valents, elusorganismi kohanemisvõimalused keskkonnatingimuste muutustele. Ökoloogiline valents on liigiline omadus. Kvantitatiivselt väljendatakse seda keskkonnamuutuste vahemikus, milles see liik säilitab normaalse elu. Keskkonnavalentsust võib vaadelda nii seoses liigi reageerimisega üksikutele keskkonnateguritele kui ka seoses paljude teguritega. Esimesel juhul tähistatakse liike, mis mõjutavad mõjutava teguri tugevust tugevalt, terminiga, mis koosneb selle teguri nimest eesliitega “evry” (heurüteemiline temperatuuri mõju suhtes, euryhaline soolade suhtes, eurybate suhtelise sügavuse suhtes jne); liike, mis on kohandatud ainult selle teguri väikeste muutustega, tähistatakse sarnase terminiga eesliitega “sein” (stenotermiline, stenohaliin jne). Liike, millel on paljude ökoloogiliste valentsitega tegurite kompleks, nimetatakse euribiontideks, mitte stenobiontideks, millel on vähe kohanemisvõimet. Kuna eurübiontism võimaldab asustada mitmesuguseid elupaiku ja stenobiontism kitsendab järsult liikidele sobivate jaamade ringi, nimetatakse neid kahte rühma sageli vastavalt euroopalikuks või stenotoopseks.

Inimeste keskkonna surve juba ületab kõik mõeldavad piirid. Kuid see kasvab ka igal aastal.

7. Biootilised tegurid ja nende kirjeldus.

Kõige olulisemad biootilised tegurid on toidu kättesaadavus, toidukonkurendid ja kiskjad.

1. Biootiliste tegurite üldine toimimismuster

Olulist rolli iga kogukonna elus mängivad organismide elutingimused. Keskkonna teguriks (näiteks kliimategurid) nimetatakse keskkonna mis tahes elementi, millel on otsene mõju elusorganismile.

Eristada abiootilisi ja biootilisi keskkonnategureid. Abiootiliste tegurite hulka kuuluvad päikesekiirgus, temperatuur, niiskus, valgus, pinnase omadused, vee koostis.

Toitu peetakse loomapopulatsioonide oluliseks keskkonnateguriks. Toidu kogus ja kvaliteet mõjutavad organismide viljakust (nende kasvu ja arengut), eeldatavat eluiga. On kindlaks tehtud, et väikesed organismid vajavad massiühiku kohta rohkem toitu kui suured; soojavereline - rohkem kui muutuva kehatemperatuuriga organismid. Näiteks titmouse sinine tihane, kelle kehakaal on 11 g, peab aastas tarbima toitu 30% oma massist, laululind massiga 90 g - 10% ja porrulauk massiga 900 g - ainult 4,5%.

Biootiliste tegurite hulka kuuluvad mitmesugused looduslike koosluste organismide vahelised suhted. Eristada ühe liigi isendite ja erinevate liikide isendite suhet. Ühe liigi isendite suhted omavad selle ellujäämiseks suurt tähtsust. Paljud liigid saavad normaalselt areneda ainult siis, kui nad elavad üsna suures rühmas. Nii et kormoran elab ja aretub tavaliselt, kui tema koloonias on vähemalt 10 tuhat isendit. Populatsiooni miinimumsuuruse põhimõte selgitab, miks haruldasi liike on väljasuremisest raske päästa. Aafrika elevantide ellujäämiseks karjas peab olema vähemalt 25 isendit ja põhjapõtradel - 300–400 eesmärki. Koos elamine hõlbustab toidu otsimist ja vaenlaste vastast võitlust. Nii saab suuremahulist saaki püüda vaid pakk hundid ning hobuste ja piisonite kari saab röövloomade eest edukalt kaitsta.

Samal ajal põhjustab ühe liigi isendite arvu liigne suurenemine kogukonna ülerahvastatust, suurenenud konkurentsi territooriumi, toidu ja rühmas juhtimise pärast.

Ühe liigi isendite seoste uurimine kogukonnas tegeleb populatsioonökoloogiaga. Rahvastikuökoloogia peamine ülesanne on uurida populatsioonide arvu, selle dünaamikat, arvude muutuste põhjuseid ja tagajärgi.

Eri liikide populatsioonid, kes elavad pikka aega koos teatud territooriumil, moodustavad kooslusi või biotsenoose. Erinevate populatsioonide kogukond interakteerub keskkonna keskkonnateguritega, millega koos moodustab biogeocenoosi.

Piiraval või piiraval keskkonnateguril, s.o ühe või teise ressursi puudusel on suur mõju ühe ja erinevate liikide isendite olemasolule biogeotsüanoosis. Kõigi liikide isendite jaoks võib piiravaks teguriks olla madal või kõrge temperatuur, vee biogeocenooside elanike jaoks - vee soolsus, hapnikusisaldus. Näiteks piirab organismide levikut kõrbes kõrge õhutemperatuur. Rakendusökoloogiaga seotud piiravate tegurite uurimine.

Inimese majandustegevuse jaoks on oluline teada piiravaid tegureid, mis põhjustavad põllumajandustaimede ja loomade tootlikkuse langust, putukakahjurite hävitamist. Niisiis, teadlased on kindlaks teinud, et pähklipuu vastsete piiravaks teguriks on väga madal või väga kõrge mulla niiskus. Seetõttu viiakse selle põllumajandustaimede kahjuri vastu võitlemiseks pinnase kuivendamine või tugev niisutamine, mis põhjustab vastsete surma.

Ökoloogia uurib organismide, populatsioonide, koosluste vastastikust mõju ja keskkonnategurite mõju neile. Autekoloogia uurib üksikisikute suhteid keskkonnaga ja sünekoloogia uurib populatsioonide, koosluste ja elupaikade suhteid. Eristada abiootilisi ja biootilisi keskkonnategureid. Isikute olemasolu jaoks on olulised populatsioonid, piiravad tegurid. Suuresti arenenud elanikkond ja rakendusökoloogia. Ökoloogilisi edusamme kasutatakse liikide ja koosluste kaitsemeetmete väljatöötamiseks põllumajandustavas.

Biootiliste koostoimete klassifikatsioon:

1. Neutralism - ükski elanikkond ei mõjuta teist.

2. Konkurents on ressursside (toit, vesi, valgus, ruum) kasutamine ühe organismi poolt, mis vähendab selle ressursi kättesaadavust teisele organismile.

Konkurents on mittespetsiifiline ja konkreetne.

Kui rahvaarv on väike, on konkurentsispetsiifiline konkurents nõrk ja ressursse on küllaga.

Suure rahvastikutiheduse korral vähendab intensiivne erispetsiifiline konkurents ressursside kättesaadavust tasemeni, mis piirab edasist kasvu, reguleerides sellega rahvaarvu. Spetsiifiline konkurents on populatsioonide omavaheline koostoime, mis kahjustab nende kasvu ja ellujäämist. Kui Caroline orav Põhja-Ameerikast Suurbritanniasse imporditi, vähenes tavalise orava arv, sest

caroline valk oli konkurentsivõimelisem. Konkurents on otsene ja kaudne. Otsene - see on elupaigavõitlusega seotud mittespetsiifiline konkurents, eriti lindude või loomade üksikute paikade kaitse, mis väljendub otsestes kokkupõrgetes.

Vahendite vähesuse tõttu on võimalik süüa oma liikide loomi (hundid, ilvesed, röövellikud, ämblikud, rotid, haug, ahven jt) kaudselt - põõsaste ja rohutaimede vahel Californias.

  1. Biosfäär: elusmaterjali funktsioonid.

Elusaine koostis on biosfääris elavate elusorganismide kogu. Elusainel on biomass, tootlikkus ja omadused, mis on erilised võrreldes inertse ainega. Need omadused tagavad elusaine kõige olulisemad funktsioonid.

1. Energiafunktsioon. Selle määravad roheliste taimede valgustundliku aine klorofülli omadused, mille abil taimed hõivavad, akumuleerivad päikeseenergiat ja muundavad selle orgaaniliste ainete molekulide keemiliste sidemete energiaks. Roheliste taimede loodud orgaanilised ained on energiaallikaks elusolendite teiste kuningriikide esindajatele.

2. Transpordifunktsioon. Elusainete toitainete vastastikune mõju viib keemiliste elementide ja ainete tohutu massi nihkumiseni gravitatsiooni ja horisontaalsuunas. See liikumine on elusate ainete transpordifunktsioon.

3. Hävitav funktsioon.   Orgaaniliste ainete mineraliseerumine, surnud orgaaniliste ainete lagundamine lihtsateks anorgaanilisteks ühenditeks, määrab elusate ainete hävitava funktsiooni. Seda funktsiooni täidavad peamiselt seened, bakterid.

4. Kontsentratsiooni funktsioon   elusolendites on teatud ainete kuhjumine. Karploomad, ränivetikad, loomade luustikud on kõik näited elusmaterjalide kontsentratsioonifunktsiooni avaldumisest.

5. Elusaine muudab söötme füüsikalis-keemilisi parameetreid. See on elusolendi teine \u200b\u200bpeamine funktsioon - keskkondarenev. Näiteks reguleerivad metsad pinnavee äravoolu, suurendavad õhuniiskust ja rikastavad atmosfääri hapnikuga.

8.2. Biosfäär: ainete globaalne biogeokeemiline ringlus, energiavood.

Elu on eksisteerinud miljardeid aastaid. Anorgaanilisi aineid tarbitakse keskkonnast pidevalt. Selle aja jooksul võiks selle ära kasutada, sest Maal on hulgaliselt aineid. Aine lõplik kogus biosfääris omandas lõpmatuse omaduse mateeria tsükli kaudu. Organismide toitumine, hingamine ja paljunemine ning nendega seotud orgaaniliste ainete tekke- ja lagunemisprotsessid tagavad aine ja energia pideva ringluse.

Ainete biogeokeemiline ringlus on korduvad omavahel seotud füüsikalised, keemilised ja bioloogilised muutused ja mateeria liikumine looduses.

Biogeokeemilise tsükli liikumapanevaks jõuks on päikese energiavood ja elusate ainete aktiivsus. Biogeokeemilise tsükli tulemusel liigub tohutu hulk keemilisi elemente ning fotosünteesi käigus kogunenud energia kontsentreeritakse ja jaotatakse ümber.

Biogeokeemiline tsükkel biosfääris ei ole täielikult suletud, aine tähtsusetu osa on maetud. See tõi kaasa biogeense hapniku kogunemise atmosfääri ja maakoores mitmesuguste keemiliste elementide ja ühendite hulka.

Kogu elav maailm saab vajalikku energiat orgaanilistest ainetest, mille on loonud fotosünteesivad taimed või kemosünteetilised mikroorganismid. Peamine energiaülekande kanal on toiduahela taimede või tootjate toidusedelist tarbijatele ja nende reduktoritele. Sel juhul moodustatakse vastavad troofilised tasemed.

Iga järgneva ülekandumisega ühelt troofiliselt tasandilt teisele kaob suurem osa energiast (kuni 90%) soojusena. See piirab lülide arvu - mida lühem on ahel, seda suurem on saadaolev energiakogus.

Seega toimub elu meie planeedil pideva aineringena, mida toetab päikeseenergia voog.

Biosfäär on tihedalt seotud kosmosekeskkonnaga. Igal sekundil lendab kosmosest Maa pinna suunas kosmosest enam kui 1000 laetud osakest üle m² atmosfääri piiri. Kosmiline kiirgus võib lühikese aja jooksul lagundada kogu atmosfääris oleva õhu ioonideks ja elektronideks. Elu Maal oleks võimatu. Seda aga ei juhtu, kuna Maa on kosmiliste kiirte eest kaitstud magnetväljaga. Maa magnetvälja jooned peegeldavad madala energiaga kosmilisi kiirte ja need reeglina ei pääse atmosfääri madalamatesse kihtidesse. Ainult väga kõrge energiaga kosmilised kiired on võimelised läbima Maa magnetvälja ja jõudma Maa pinnale, sõltumata geograafilisest laiuskraadist.

Magnetosfääris hoiavad laetud osakesi peamiselt magnetvälja read. Kui saabub järgmine osa osakesi, raputuvad osa neist atmosfääri. See tekitab elektrivoolusid ja on geomagnetiliste tormide põhjustaja.

Maa teine \u200b\u200bkaitsekilp on osooni ekraan. Osoosfäär (osooniekraan) koosneb osoonist - terava lõhnaga sinisest gaasist. Selle kõrgus on 10–15 km, maksimum on 20–25 km. Osoon moodustub stratosfääris, kui ultraviolettkiirguse mõjul lagunevad hapniku molekulid vabadeks aatomiteks, mis võivad kinnituda teiste molekulide külge. Võimalik on ka teine \u200b\u200breaktsioon - vabad hapnikuaatomid võivad kinnituda osoonimolekulidele kahe hapniku molekuli moodustumisel. Stratosfääris neelab osoon päikesekiirguse ultraviolettkiiri, kaitstes sellega kogu elu. Viimastel aastatel on osoonikiht kahanenud. Kahanemise peamiseks põhjuseks on klorofluorosüsivesinike - freoonide kasutamine, mida kasutatakse laialdaselt tootmises ja igapäevaelus jahutusainetena, puhumisagensitena, lahustitena, aerosoolidena. Freoonid katalüüsivad osooni lagunemist, häirides selle ja hapniku vahelist tasakaalu osooni kontsentratsiooni vähenemise suunas.

8.4. Biosfäär: bioloogiline mitmekesisus.

Elu stabiilse planeedinähtusena on võimalik ainult siis, kui see on erineva kvaliteediga.

Biosfääri bioloogiline mitmekesisus hõlmab igat tüüpi biosfääris elavate elusolendite mitmekesisust, iga liigi mis tahes populatsiooni geenivaramut moodustavate geenide mitmekesisust, samuti biosfääri ökosüsteemide mitmekesisust erinevates loodusvööndites.

Maa elu hämmastav mitmekesisus ei ole mitte ainult iga liigi kohanemine konkreetsete keskkonnatingimustega, vaid ka kõige olulisem mehhanism biosfääri stabiilsuse tagamiseks.

Ainult vähestel ökosüsteemi liikidel on märkimisväärne arv, suur biomass ja produktiivsus. Selliseid liike nimetatakse domineerivateks. Haruldastel või väikestel liikidel on madal arvukus ja biomass. Reeglina vastutavad peamise energiavoo eest domineerivad liigid ja need on peamised keskkonda kujundavad ained, mis mõjutavad tugevalt teiste liikide elutingimusi. Väikesed liigid moodustavad reservi ja erinevate väliste tingimuste muutumisel võivad nad langeda domineerivatesse liikidesse või võtta nende asemele. Haruldased liigid loovad peamiselt liigilise mitmekesisuse.

Mitmekesisuse iseloomustamiseks kasutatakse selliseid näitajaid nagu liigirikkus jaüksikisikute jaotuse ühtlus.

Liigirikkust väljendatakse liikide koguarvu ja isendite koguarvu või pindalaühiku suhtega. Näiteks elab kahes kogukonnas võrdsetes tingimustes 100 isendit. Kuid esimeses jaotub need 100 isendit kümne liigi vahel ja teises - kolme liigi vahel. Antud näites on esimeses koosluses rikkam liigiline mitmekesisus kui teises.

Oletame, et esimeses ja teises koosluses on 100 isendit ja 10 liiki. Kuid esimeses koosluses jaguneb liikide vahel isendeid kummaski kümnes, teises - ühes liigis on 82 isendit ja ülejäänud 2.

Nagu esimeses näites, on ka esimeses kogukonnas indiviidide jaotus ühtlasem kui teises.

Bioloogilise mitmekesisuse säilitamine on looduslike ökosüsteemide, kogu elu olemasolu hädavajalik tingimus.

8,5. Biosfäär: jätkusuutlikkuse mehhanismid.

Biosfäär on avatud süsteem, mis vahetab ainet ja energiat keskkonnaga. See on võimalik, kuna ökosüsteemis pole mitte ainult autotroofid - orgaanilise aine tootjad, vaid ka heterotroofid - orgaanilise aine tarbijad ja hävitajad. Orgaanilise aine tekkeprotsesside ning selle muundamise ja hävimise vahel luuakse suhteline tasakaal ja ökosüsteem püsib stabiilsena. Jätkusuutlikkus -see on ökosüsteemi omadus, mis väljendub selle koostise, struktuuri ja funktsioonide säilimises, aga ka taastamisvõimes, kui neid rikutakse. Biosfääri stabiilsus määratakse järgmiselt:

- elusate ainete erakordne mitmekesisus;

- selle koostisosade ökosüsteemide vahetatavus;

- biogeokeemiliste tsüklite linkide dubleerimine;

- elusaine elutähtis tegevus.

Bioloogiline mitmekesisus pakub hulgaliselt informatiivseid, materiaalseid ja energeetilisi seoseid elava ja inertse aine vahel, aga ka biosfääri suhet kosmose, geosfääride ja globaalse biogeokeemilise tsükli protsessidega.

Iga liigi olemasolu sõltub paljudest teistest liikidest, ühe liigi hävitamine võib põhjustada teiste sellega seotud liikide kadumise. Ühe liigi isikud ja nende ainevahetusproduktid, samuti nende surnukehad on teistele liikidele mõeldud toit, mis tagab ökosüsteemide isepuhastuvuse.

Ühiskonna sotsiaalmajanduslik areng on tulnud ja ilmne vastuolu biosfääri piiratud ressursse taasesitavate ja elu toetavate võimalustega. Maa ja ookeani loodusressursside kahanemine, taime- ja loomaliikide pöördumatu kadumine, keskkonnareostus, ökosüsteemide lihtsustamine ja lagunemine. Seetõttu otsib inimkond võimalusi ühiskonna ja looduse jätkusuutlikuks arenguks.

8.6. Biosfäär: liikide ja ökosüsteemide bioloogilise mitmekesisuse kahanemise oht

Bioloogiline mitmekesisus - geneetiline, liigid, ökosüsteem - on nii biosfääri tervikuna kui ka iga üksiku ökosüsteemi jätkusuutlikkuse algpõhjus. Elu stabiilse planeedinähtusena on võimalik ainult siis, kui seda esindavad erinevad liigid ja ökosüsteemid.

Kuid tänapäevastes tingimustes on inimese majandustegevuse ulatus kasvanud nii palju, et on oht kaotada bioloogiline mitmekesisus. Erinevat tüüpi inimtegevus põhjustab biosfääri erinevate liikide ja ökosüsteemide otsese või kaudse hävimise.

Keskkonna degradeerumisel on mitu peamist tüüpi, mis on bioloogilise mitmekesisuse jaoks praegu kõige ohtlikumad. Näiteks produktiivsete maade üleujutamine või silumine, nende betoneerimine, asfalteerimine või ehitamine jätavad metsloomad ilma nende elupaikadest. Niisutatud maaharimine vähendab erosioonist ja mullaviljakuse vähenemisest tulenevat saaki. Põldude rohke niisutamine võib viia soolasemaks muutumiseni, st soolade kontsentratsiooni suurenemiseni pinnases tasemeni, mida taimed ei talu. Selle tagajärjel kaovad nende kohtade tüüpilised taimed. Metsade hävitamine suurtel aladel metsauuenduse puudumisel põhjustab metsloomade elupaikade hävimist, taimestiku muutumist ja nende mitmekesisuse vähenemist. Paljud liigid kaovad nii nende hävitamise kui ka keskkonnasaaste tõttu. Enamik liike kaob looduslike elupaikade hävitamise, looduslike ökosüsteemide hävimise tõttu. See on bioloogilise mitmekesisuse kahanemise üks peamisi põhjuseid.

Biosfääri bioloogilise mitmekesisuse all mõistame biosfääri moodustavate igat tüüpi elusorganismide mitmekesisust, aga ka paljusid geene, mis moodustavad iga liigi mis tahes populatsiooni geenivaramut, samuti biosfääri ökosüsteemide mitmekesisust erinevates loodusvööndites. Kahjuks põhjustavad igasugused inimtegevused praegu bioloogilise mitmekesisuse vähenemist. Biosfäär on kaotamas bioloogilist mitmekesisust. See on üks keskkonnaoht.

Inimkond ei tea bioloogilisest mitmekesisusest endiselt palju, näiteks biosfääris olevate liikide arvu kohta pole täpseid andmeid. Spetsialistid ei suuda ikka veel kindlaks teha, millised territooriumid nõuavad erilisi kaitsemeetmeid ja nende jaoks looduskaitsealade korraldamist. Suur hulk halvasti uuritud liike, näiteks troopilistes metsades.

Bioloogilise mitmekesisuse säilitamiseks on vaja selle uuringusse investeerida; parandada keskkonnajuhtimist, püüdes seda muuta ratsionaalseks; lahendada globaalseid keskkonnaprobleeme rahvusvahelisel tasandil.

UNESCO võttis vastu maailmapärandi konventsiooni, mis ühendab loodus- ja kultuurimälestisi. Konventsioon kutsub üles hoolitsema kogu inimkonna jaoks väärtuslike objektide eest. Bioloogilise mitmekesisuse säilitamine sõltub riikide juhtidest ja iga planeedi elaniku käitumisest.

9 Keskkonna (ökosüsteemide) jätkusuutlikkus Venemaal.

Jätkusuutlikkus on kõigi süsteemide, sealhulgas keskkonnasüsteemide üks olulisemaid parameetreid. See määrab süsteemi võime säilitada ennast keskkonna muutumisel. Selle määratluse kontekstis võib jätkusuutlikkust pidada elujõulisuse mõiste sünonüümiks. Keerukate süsteemide stabiilsuse kvalitatiivse ja poolkvantitatiivse hindamise teoreetilisi aluseid on kirjeldatud veebialases “Venemaa kui süsteem”. Kõige üldisemas vormis näitab see töö, et süsteemide elujõulisuse määravad selle parameetrite kolm rühma - maht (süsteemi aine mass), produktiivsus (süsteemi aine enese taastootmise kiirus) ja struktuurne harmoonia. Ökoloogiliste süsteemide korral on kahe esimese parameetrigrupi kvantitatiivne mõõtmine klassikalise biogeograafiaga hästi paika pandud. Ökosüsteemide struktuurilise harmoonia arvutamise meetodid (kolmas komponent) töötati välja meie poolt ja need on esitatud dokumendis “Euroopa Venemaa ja külgnevate territooriumide bioloogilise mitmekesisuse atlas” (M., PAIMS, 1996).

Järgmisel kaardil on näidatud Venemaa põliste ökosüsteemide potentsiaalse jätkusuutlikkuse tase, see tähendab ökosüsteemide jätkusuutlikkuse tase enne nende muundamist inimeste poolt

Maksimaalne stabiilsus langeb Euroopa Venemaa, Cis-Uurali ja Siberi keskmise taiga metsa-steppidele ning süsteemide stabiilsus väheneb põhjas ja lõunas. Arktika kõrbetes peetakse Venemaal miinimumi. Kuna Venemaale siseneb ainult Turaani kõrbete äär, on nende stabiilsuse tase endiselt üsna kõrge.

Euroopa metsa-stepp - tammemetsade ja heinamaade steppide kombinatsioon - on kahtlemata optimaalne elutsoon Venemaal. Mis puutub Siberisse, siis siin on maksimaalse stabiilsuse taganemine põhja poole muidugi seotud kohaliku metsa-stepi üldise ökoloogilise noorusega. Tuletage meelde, et kui Euroopa metsa-steppides on peamine metsa moodustav liik tamm - klimakteerilised liigid - ökoloogilise järelkasvu viimane etapp, siis Siberis asendatakse see kask - pioneeriliigiga, asustades esimest korda metsa mittekuuluvatele aladele.

Põlisrahvaste ökosüsteemide kõrge stabiilsuspotentsiaal kõige üldisemas vormis määrab looduskeskkonna võime naasta oma algsesse olekusse nii loodusliku (nt ilmastiku) kui ka inimtekkeliste mõjude korral. Selle ülesandena määrab ökosüsteemide jätkusuutlikkus inimtsivilisatsiooni majandusarengu „võimaluste koridori“ laiuse, mille kõik vormid on võimelised loodust muutma. Isegi kui on kaotanud olulise osa oma piirkonnast, tagavad stabiilset tüüpi põlised ökosüsteemid endiselt looduslike tsüklite režiimi, biomassi tootmise ja elusorganismidele kahjulike ainete kasutamise muutumatuse. Seda omadust seostatakse muldade - ökosüsteemi „mälu” reservuaaride - algse rolliga, säilitades paljude ökosüsteemide esialgsete omaduste ka pärast territooriumi inimtekkelisi muutusi. Säästvate ökosüsteemide selliseid võimeid illustreerib hästi looduslike ökosüsteemide häirete kaart.

Kaardilt on näha, et Venemaa ökosüsteemide potentsiaalne jätkusuutlikkus on peaaegu kõikjal mingil määral vähenenud tänu põlistele ökosüsteemitüüpidele, vähem stabiilsetele inimtekkelistele derivaatidele (agrotsenoosid või sekundaarsed metsad) või täielikule hävitamisele arengu ja linnastumise ajal. Pealegi on maksimaalne mõjuala iseloomulik just kõige stabiilsemate looduslike kompleksidega aladele. Venemaal öeldakse: "Õnnelikud võetakse ta maha." Venemaa lõunapoolse taiga ja metsa-steppide stabiilsed ökosüsteemid säilitasid viimase poolteise sajandi tööstustsivilisatsiooni üsna iseseisva ilma välise toeta võimaluse hoolimata looduslike komplekside maksimaalsest kadumisest.

Venemaa Euroopa osa stepid olid sekundaarselt (pärast 13.-17. Sajandil asunud steppide nomaadide tõsise ohu tekitamist) meisterlikud 18.-19. Sajandil, see tähendab üsna kõrgelt arenenud põllumajanduse taustal. Teisalt, kõrgeima ja stabiilse saagikusega kogesid need steppide sotsialismiperioodil põldude kiilude kasvu jälitamise kõige raskemaid tagajärgi, "võitlust rohupõllusüsteemi vastu" jne. Samal ajal pakkus ökosüsteemi jätkusuutlikkuse reserv majandusarengu võimalusi radikaalse moderniseerimise ja inimeste energiamahu suurenemise kaudu. On iseloomulik, et looduslike tingimuste kõrge stabiilsusega piirkonnad korreleeruvad suures osas ühiskonna kõrge stabiilsuse (elujõulisuse) piirkondadega. Vastupidi, lõunapoolsemates steppides ja poolkõrbetes (Kaspia mere rannik) ja põhjas - tundras piiravad looduslikud tingimused elustiku enda ebastabiilsuse tõttu märkimisväärselt inimese suvalist võimalust valiku tegemisel ja majandustegevuse intensiivsust. Seetõttu on nende piirkondade ühiskond palju vähem stabiilne. Just sellega seostatakse keskkonnajuhtimise traditsiooniliste vormide eelistatav säilitamine kuivades steppides, poolkõrbetes, tundras ja põhja-taigas. Tööstustsivilisatsioon on siin tavaliselt enklaavide kujul, mille olemasolu on võimalik ainult stabiilsematelt aladelt saadava pideva toe (ressursid, inimesed, energia) abil. Need enklaavid näevad piirkonnas välja võõrkeha ja mõjutavad kõige hävitavamalt selle olemust.

Vaatamata Euroopa Venemaa lõunapoolse taiga ja metsa-steppide ökosüsteemide kõrgele jätkusuutlikkuse tasemele tunnistati Stalini perioodil loodusliku tasakaalu kaotamise ja nende piirkondade igasuguse majandamise (eriti põllumajanduse) ettearvamatu hävimise oht. 40ndate lõpus. Vastu võeti metsavööde ja kunstlike veehoidlate massilise loomise kava. Kava rakendamine pidi oluliselt suurendama Lõuna-Venemaa steppide ökosüsteemide jätkusuutlikkust. Kahjuks ei olnud kava täielikult ellu viidud. Kuid isegi oma realiseeritud osas ei saavutanud see soovitud tulemusi täielikult, kuna osa metsavöönditest istutati TD Lysenko nn pesitsusmeetodi abil ja suri peaaegu kohe, ei olnud tiikide rajamiseks algusest peale piisavalt vahendeid eraldatud ja enamasti purustati esimese suure üleujutuse tagajärjel. Kuna plaan unustati ja leivapuudus riigis suurenes, algas metsavööde massiline vähendamine - suurtel traktoritel on mugavam käsitseda suuri metsa ja metsavööde trakte.

Viimane kaart näitab indikaatorit, mis kajastab ökosüsteemi praegust jätkusuutlikkuse taset, võttes arvesse nii põliste looduslike komplekside pindala kadu kui ka inimtekkeliste ökosüsteemide (agrotsenoosid, sekundaarsed metsad jne) elujõulisuse vähenemist. Kaardilt on näha, et inimese soodsaimate (mugavamate) elutingimuste ja majandusarenguga piirkondades on looduskeskkonna ressurssidest tulenevad arenguvõimalused praktiliselt ammendunud. See ei saa põhjustada tõsiseid probleeme - peamine piirkond on riigi doonorpopulatsioon ja üks kolmest ühiskonna stabiilsuse keskpunktist on ökosüsteemide jätkusuutlikkuse maksimaalse languse tsoonis. Stabiilsuse langus suurendab selle haavatavust inimtekkeliste muutuste suhtes, mis on äärmiselt ohtlik mitte ainult Musta Maa piirkonna elanike, vaid ka kogu Venemaa tervise säilitamiseks.

Sellega seoses on ühiskonna kolmest suurenenud elujõu keskpunktist kõige soodsamas olukorras Põhja-Kaukaasia. Kuna Venemaal on see kõige arhailisem (sotsiaalse mälu etnilise tasemega) keskus, on tema sidemed keskkonnaga kõige tihedamad. Võib-olla aitab just tema ökosüsteemide jätkusuutlikkuse kõrgem säilitamine kaasa võitlusele Venemaa tegelike keskustega.

Järeldus

Ökosüsteemi jaoks, mis koosneb paljudest erineva evolutsioonitasemega liikidest, kujutab kogu biootiliste tegurite kompleksi mõju alati keerulist koostoimimissüsteemi, milles näiteks mulla pinna mikrokliima sõltub suuresti taimestiku ülemiste kihtide liigilisest koostisest ja arenguastmest, muutuvad urguvad loomad pinnase aeratsiooni ja kuivendamise tingimused ning mõjutavad taimestiku olemasolu tingimusi.

Looduslikes ökosüsteemides toimuva abiootiliste ja biootiliste tegurite koostoime täielik ülevaade on peaaegu võimatu, seetõttu tuleb tegelikes oludes piirduda ainult kõige olulisemate tegurite analüüsiga, mis määravad mitte spetsiifilised tunnused, vaid ainult ökosüsteemi tüübi.

See võimaldab meil enam-vähem usaldusväärselt kindlaks teha ainult ökosüsteemi muutuste suuna, selle võimalikku reaktsiooni abiootiliste tingimuste teatavatele muutustele, eriti inimtegevuse poolt põhjustatud. Selliste muutuste konkreetset kulgu peaks alati reaalajas jälgima looduskeskkonna seiresüsteem - ökosüsteemi parameetrite regulaarne seire.

Selle töö loomise peamine ülesanne oli tutvuda ökosüsteemide mõistega ökoloogias, neid mõjutavate teguritega ja nende suhetega inimestega. Pärast seda tööd proovisin öelda ökosüsteemidega seotud probleemide olulisust ja asjakohasust, andsin nendele probleemidele näiteid ja lahendusi. Samuti on kirjeldatud ökoloogia põhiseadusi, uurides üksikasjalikult inimkeskkonda mõjutavaid tegureid. Minu töö olulisus on selge! Iga inimene peab teadma põhilisi seadusi, protsesse, ökosüsteemidele omaseid ja iseloomulikke omadusi ning ökoloogiat tervikuna. Kõik see on vajalik teada, et proovida minimeerida inimtegevuse kahjulikku mõju ümbritsevale loodusele, kuna loodust ei tule, maa peal ei ela elu ...

Viited

1. Keskkonnakeemia / toim. J. O. M. Bokris-M: keemia 1982;
2. Shustov S. B., Shustova L.V. Ökoloogia keemilised põhialused. M: haridus, 1995;
3. Ökoloogia Õppejuhend. M: Teadmised 1997
4. Gorelov A.A. Ökoloogia: koolitusjuhend. - M .: Keskus. 1999.
5. Gulyaev S.A., Žukovski V.M., Komov S.V. Loodusteaduste alused. / Õppejuhend. - Jekaterinburg .: UralEcoCenter, 2001. - 560 lk.
6. Moisejev N. N. Inimene ja biosfäär. - M .: Noor kaardivägi, 1995. - 302 lk.
7. Nikolaikin N.N., Nokolaykina N.E., Melekhova O.P. Ökoloogia - M .: Bustard, 2004.
8. Petrov V.V. Venemaa keskkonnaseadus. - M .: Kirjastus BEK. 1995.

9. www.postupim.ru/9/himiya/853.shtml

10. www.krugosvet.ru

11. www.naveki.ru

1. lisa

2. liide

Temperatuuriteguri mõju elusorganismidele

Läbipaistvus 1

I. Päike on Maal kõige olulisem energia- ja eluallikas, fotosünteesi protsessi seisund ja looduses leiduvate ainete tsükli peamine tegur, seetõttu paigutatakse Päikese pilt tsüklite ahelatesse või osutab vaimselt tema osalemisele erinevates protsessides.

II. Süsihappegaas Maa atmosfääris ja hüdrosfääris. Vastupidised nooled tähistavad dünaamilist tasakaalu, mis määrab süsinikdioksiidi sisalduse atmosfääris ja maailma ookeanis. Selle tasakaalu seisundit mõjutavad mitte ainult biokeemilised protsessid, vaid ka inimeste tootmistegevus, vulkaanipursked.

III. Hapnik Maa atmosfääris ja hüdrosfääris.

Pilt sarnaneb eelmisega.

Üksikute tsüklite kaalumisel tuleks piirduda ainult ühe atmosfääri komponendiga, näiteks lämmastikuga, või arvestada atmosfääriga mitte millegi enamaga (lüümikud 14, 15, 16).

(Vastupidiselt ülalnimetatud õpikule, kus on esitatud ainult atmosfäär ja hüdrosfäär, on litosfäär (elutu loodus), mis katab ookeani ranniku ja põhja, eraldi tsüklitena ka lüümikutele.)

Läbipaistvus 2.

IV. Vulkaanipurse.

V. Välk vastu taevast.

VI. Tehas suitsetavate korstnatega.

Läbipaistvus 3.

VII. Kivimid, litosfäär.

Viii. Karbonaatladestused.

IX. Taimede ja loomade jäänused.

X. Fossiilkütuse ladestused.

Läbipaistvus 4.

Xi. Pinnas.

XII. Mikroorganismid (putrefaktiivsed, nitrifitseerivad, denitrifitseerivad bakterid, asotobakterid, väävlibakterid jne); Läbipaistvate tekstide arutamisel kutsuge õpilasi üles dešifreerima, milline pilt on antud mikroorganismiga seotud.

Xiii. Mineraalväetised

Xiv. Fosfaatväetiste (fosforiidid, apatiidid) hoiused.

Läbipaistvus 5.

Xv. Maataimed.

XVI vetikad.

Xvii. Maismaaloomad.

Xviii. Veeloomad on kalad.

Kiledele 1-5 tehtud pilte kasutatakse erinevate tsüklite diagrammide koostamiseks. Slaidid 1, 2 kajastavad Maal esinevaid globaalseid loodusnähtusi. Inimese tootmine on proportsionaalne biogeokeemiliste protsessidega, mis toimuvad maapõue kõigis kestades: litos, hüdro- ja atmosfääris. Slaidid 3, 4, 5 on kuidagi seotud Maa pinnal toimuvate biogeokeemiliste protsessidega. Kõigi lüümikute sisu saab kasutada elava vestluse või õpilaskõne teemana. Samal ajal kasutavad õpilased loodusajaloo, bioloogia, geograafia ja füüsika kursuste teadmisi; sel viisil tugevdatakse objektidevahelist suhtlust.

Sari rõhutab biogeokeemiliste protsesside keerukust ja ebajärjekindlust. Need hõlmavad loomise (fotosünteesi ja kemosünteesi) ja hävitamise (orgaaniliste ainete lagunemine ja lagunemine) protsesse. Eriti märgitakse erinevate mikroorganismide rolli, ilma milleta pole elu meie planeedil mõeldav.

Juba sellise teema üldise kaalumisega tekivad loomis- ja hävitamisprotsesside grandioossed kontuurid, mis toimuvad aineringede ja nendega kaasnevate energiaprotsesside kujul. Seejärel konkretiseeritakse tsüklid üksikute keemiliste elementide näitega (esiteks peaksid näited olema lihtsad, sisaldama väikest hulka komponente). Järk-järgult muutuvad tsüklid keerukamaks, neis osaleb suurem arv komponente ja nendevaheliste ühenduste arv suureneb.

Skeemide vooluringid on toodud näidetena slaididel 6–20 (sel juhul tuleks kasutada ka koolitusjuhendis “Mõne looduses leiduva aine tsükkel” pakutavaid soovitusi: vooluringide konstrueerimise ligikaudne protseduur, põhiosa tuvastamine komponentide valimisel ja nendevaheliste suhete loomine kasutades erinevad nooled - suunas, värv, paksus jne).

Ülaltoodud diagrammidel pole eelnimetatud 18 komponendi kasutamise võimalused kaugeltki ammendatud. Siin võib õpilaste loovus, uudishimu, võistlusvaim parimate tulemuste saavutamisel täielikult ilmneda. Õpilaste vaatevälja võivad olla kaasatud muud bioloogiliselt olulised keemilised elemendid, näiteks mangaan, raud, tsink. Kõik see stimuleerib õpilaste kognitiivset aktiivsust, aitab kaasa keemia laiendatud ja põhjalikule uurimisele, teadmiste loovale kasutamisele võimalike kognitiivsete ülesannete lahendamisel. Slaidil kuvatakse erineva keerukusastmega rattasõiduskeemid, mis võimaldavad kasutada õpilastel õppimise eristamiseks teatud määral individuaalset lähenemist. Iga järgmise läbipaistvuse jaoks saate korraldada vestluse, loo, mis aitab kaasa mõtlemise arengule, õpilaste suulistele kõnedele.

Läbipaistvus 6.

Näidatud on kõige üldisemad seosed elutu looduse (VII - kivimid) ja eluslooduse (XV - taimed, XVII - loomad) vahel. Põhi- ja sekundaarset seost tähistavad erinevad nooled.

Läbipaistvus 7.

Eelmist skeemi täiendab uus komponent - muld (XI).

Läbipaistvus 8.

Ringlusskeemis võetakse kasutusele veel üks komplikatsioon - mikroorganismid (XII), millel on oluline roll mulla moodustumisel.

Läbipaistvus 9.

Mikroorganismid muudavad orgaanilised jäägid peamiselt taimede seeditavateks anorgaanilisteks aineteks. Nad viivad läbi ka orgaaniliste ainete sünteesi.

Lüümikud 10, 11

Need näitavad taimede ja maismaaloomade ning veeloomade ja taimede suhet.

Läbipaistvus 12.

Uued komponendid (IX, XI, XII, VII, IV, IV) on tsükliskeemis kaasatud maapealsete taimede ja loomade osalusel. Samasugust veetaimede ja -loomade skeemi saab õpilastele pakkuda omaette ehitamiseks.

Läbipaistvus 13.

Kütuse põlemine ja lubjakivi põletamine suurendavad atmosfääri (hüdrosfääri) süsinikdioksiidi sisaldust; samal ajal väheneb hapnikusisaldus õhus.

Läbipaistvus 14.

Diagramm näitab eriti seda, et süsinikdioksiidi ja hapniku liikumine taimedes ja loomsetes organismides toimub vastassuundades.

Läbipaistvus 15.

Diagramm näitab kahte vastandlikku protsessi: atmosfääri lämmastiku sidumine ja seotud lämmastiku muundamine atmosfääri lämmastikuks. Looduslikes tingimustes on need protsessid tasakaalus.

Läbipaistvus 16.

Looduslikku lämmastikutsüklit mõjutab suuresti asjaolu, et mullast on põllukultuuridesse seotud rohkem lämmastikku, kui selle varusid täiendatakse.

Küsimus õpilastele: Milline järeldus sellest järeldub?

Läbipaistvus 17.

Erinevalt lämmastikust ei täiendata pinnases olevaid fosforiühendeid ja neid tuleb kasutada väetisena.

Läbipaistvus 18.

Nooled tähistavad väävli rändeteid, alustades sulfaadi ioonide assimilatsioonist taimede poolt ja väävli lisamisega orgaaniliste ainete koostisse. Õpilased saavad iseseisvalt jälgida väävli migratsiooni. Suunake õpilastele, kuidas väävliühendid atmosfääri satuvad ja sellest tulenev keskkonnareostus.

Läbipaistvus 19.

Õpilased saavad esitatud skeemist iseseisvalt aru, võttes arvesse, et kaaliumioonid sisenevad taimedesse mullalahusega.

Läbipaistvus 20.

Kaltsiumiioonid, nagu kaaliumiioonid, tulevad mullast lahusest taimedele ja neist loomadele. Nende elementide edasine migratsioon toimub erineval viisil, mis on tingitud nende soolade ebaühtlasest lahustuvusest vees. Kaltsium koguneb luudesse, kestadesse, kriiti, kipsi, fosforiiti, apatiiti jne. Kui kaltsiumkarbonaat on vees praktiliselt lahustumatu, lahustub kaltsiumvesinikkarbonaat vees hästi. Karbonaadi vastastikune muundamine vesinikkarbonaadiks (ja vastupidi) on kaltsiumi suure liikuvuse põhjuseks looduses. Märkimisväärne roll selles protsessis on süsinikdioksiidil. Kuid see on ainult üks kaltsiumitsükli võimalustest. Kaltsiumitsükkel hüdrosfääris on erinev. Paluge õpilastel seda protsessi iseseisvalt jälgida.

Keemiliste elementide tsükli teema käsitlemisel on oluline märkida, et looduses toimuvad pidevalt mitmesugused keemilised reaktsioonid. Mõned neist reaktsioonidest toimuvad elusolendite osaluseta ja mõned nende otsese osaluse kaudu, see tähendab eluslooduses. Keemiliste protsesside tagajärjel aatomid liiguvad, liiguvad. Selle tulemusel toimub ainete ja energia vahetus kõigi Maa kestade vahel: litosfäär, atmosfäär, hüdrosfäär, biosfäär. Keemiliste elementide tsükkel on keemiliste reaktsioonide pideva voolavuse põhjus. Võib öelda, et keemiliste elementide tsükli tõttu on elu Maal võimalik.

Ainete tsükkel on looduses esinevate korduvate muundamise ja liikumise protsessid, millel on enam-vähem tsükliline iseloom. Süsiniku ja hapniku tsüklid mängivad Maa elus eriti olulist rolli.

Lisaks võite kaaluda näiteks hapniku tsüklit. Lihtne aine, hapnik, sisaldub atmosfääris ja keemilise elemendina on see osa paljudest looduslikest ühenditest. Suurem osa hapnikust asub maakoores, kus see on seotud räni, alumiiniumi ja rauaga, moodustades kivimid ja mineraalid: oksiidid (SiO2, A12O3,

Fe2O3); karbonaadid (CaCO3, MgCO3, FeCO3); sulfaadid (CaSO4, alumiinium) jne.

Mineraalid ja kivimid võivad sajanditevanuste ilmastikuolude ajal ilmneda pinnale, kus nad saavad Päikeselt tuleva energiavarustuse. Energia kulub hapnikku sisaldavate mäekristallide rekonstrueerimiseks ja see jääb sinna saadud kristalliliste ühendite sisemise energiana. Need kivimid aja jooksul muudavad oma struktuuri, varisevad kokku, lahustuvad, rekristalliseeruvad, algavad keemilised reaktsioonid jne, neelavad ja vabastavad energiat. Seega mängib maapõues olev hapnik suurt rolli litosfääri kihtide vahelises energiavahetuses.

Looduses toimub hapniku tarbimisel palju reaktsioone (hingamine, põlemine, aeglane oksüdeerimine jne) ja ainult üks reaktsioon, mille tulemusel hapnik vabaneb. See fotosüntees on protsess, mis toimub valguses taimede lehtedes:

Suurema osa hapnikust (3/4) eritavad maismaataimed ja 1/4 moodustub ookeanide taimede eluea jooksul.

Hüdrosfääris on ka molekulaarne hapnik. Looduslikes vetes lahustub alati väga suur kogus hapnikku.

Fotosünteesi reaktsiooni võrrandit ei pea kirjutama.

Hapnikutsükkel ühendab atmosfääri hüdrosfääri ja litosfääriga.

Lühidalt võib hapniku tsükli peamisi seoseid kirjeldada järgmiselt: fotosüntees (O2 evolutsioon) - elementide oksüdeerimine Maa pinnal - ühendite sissevool maapõue sügavatesse tsoonidesse - ühendite osaline taastamine Maa sisemuses koos CO2 ja H2O moodustumisega - CO2 ja H2O eemaldamine atmosfääri ja hüdrosfääri - fotosüntees.

On lihtne näha, et süsinikku sisaldavad ühendid osalevad paljudes protsessides. Neist kõige kuulsamad on nafta, kivisüsi, turvas, maagaas ja karbonaadid. Looduses toimuvad nendega ka keemilised protsessid:

Ülaltoodud võrrandite põhjal on näha, et süsiniku ja hapniku teisendused on tihedalt seotud, mis näitab looduses olevate erinevate keemiliste elementide tsüklite ühtsust.

Elusate olendite, eriti inimeste roll keemiliste elementide ringis suureneb. Näiteks suureneb inimtegevuse tõttu paljude ainete eraldumine atmosfääri, hüdrosfääri ja pinnasesse. Süsinikmonooksiidi (IV) emissioon autodesse, soojuselektrijaamadesse, tehastesse ja tehastesse ning aktiivne raadamine tekitab oksiidi atmosfääris oksiidi sisalduse suurenemise ohu, mis võib põhjustada kasvuhooneefekti ja kliimamuutusi planeedil.

Sellele küsimusele vastamisel on oluline kasutada kemikaaliruumis saadaolevate erinevate elementide vooluahelaskeeme.

Keemiliste elementide tsükli teema käsitlemisel on oluline märkida, et looduses toimuvad pidevalt mitmesugused keemilised reaktsioonid. Mõned neist reaktsioonidest toimuvad elusolendite osaluseta ja mõned nende otsese osaluse kaudu, see tähendab eluslooduses. Keemiliste protsesside tagajärjel aatomid liiguvad, liiguvad. Selle tulemusel toimub ainete ja energia vahetus kõigi Maa kestade vahel: litosfäär, atmosfäär, hüdrosfäär, biosfäär. Keemiliste elementide tsükkel on keemiliste reaktsioonide pideva voolavuse põhjus. Võib öelda, et keemiliste elementide tsükli tõttu on elu Maal võimalik.

Ainete tsükkel on looduses esinevate korduvate muundamise ja liikumise protsessid, millel on enam-vähem tsükliline iseloom. Süsiniku ja hapniku tsüklid mängivad Maa elus eriti olulist rolli.

Lisaks võite kaaluda näiteks hapniku tsüklit. Lihtne aine, hapnik, sisaldub atmosfääris ja keemilise elemendina on see osa paljudest looduslikest ühenditest. Suurem osa hapnikust asub maakoores, kus see on seotud räni, alumiiniumi ja rauaga, moodustades kivimid ja mineraalid: oksiidid (SiO2, A12O3,

Fe2O3); karbonaadid (CaCO3, MgCO3, FeCO3); sulfaadid (CaSO4, alumiinium) jne.

Mineraalid ja kivimid võivad sajanditevanuste ilmastikuolude ajal ilmneda pinnale, kus nad saavad Päikeselt tuleva energiavarustuse. Energia kulub hapnikku sisaldavate mäekristallide rekonstrueerimiseks ja see jääb sinna saadud kristalliliste ühendite sisemise energiana. Need kivimid aja jooksul muudavad oma struktuuri, varisevad kokku, lahustuvad, rekristalliseeruvad, algavad keemilised reaktsioonid jne, neelavad ja vabastavad energiat. Seega mängib maapõues olev hapnik suurt rolli litosfääri kihtide vahelises energiavahetuses.

Looduses toimub hapniku tarbimisel palju reaktsioone (hingamine, põlemine, aeglane oksüdeerimine jne) ja ainult üks reaktsioon, mille tulemusel hapnik vabaneb. See fotosüntees on protsess, mis toimub valguses taimede lehtedes:

Suurema osa hapnikust (3/4) eritavad maismaataimed ja 1/4 moodustub ookeanide taimede eluea jooksul.

Hüdrosfääris on ka molekulaarne hapnik. Looduslikes vetes lahustub alati väga suur kogus hapnikku.

Fotosünteesi reaktsiooni võrrandit ei pea kirjutama.

Hapnikutsükkel ühendab atmosfääri hüdrosfääri ja litosfääriga.

Lühidalt võib hapniku tsükli peamisi seoseid kirjeldada järgmiselt: fotosüntees (O2 evolutsioon) - elementide oksüdeerimine Maa pinnal - ühendite sissevool maapõue sügavatesse tsoonidesse - ühendite osaline taastamine Maa sisemuses koos CO2 ja H2O moodustumisega - CO2 ja H2O eemaldamine atmosfääri ja hüdrosfääri - fotosüntees.

On lihtne näha, et süsinikku sisaldavad ühendid osalevad paljudes protsessides. Neist kõige kuulsamad on nafta, kivisüsi, turvas, maagaas ja karbonaadid. Looduses toimuvad nendega ka keemilised protsessid:

Ülaltoodud võrrandite põhjal on näha, et süsiniku ja hapniku teisendused on tihedalt seotud, mis näitab looduses olevate erinevate keemiliste elementide tsüklite ühtsust.

Elusate olendite, eriti inimeste roll keemiliste elementide ringis suureneb. Näiteks suureneb inimtegevuse tõttu paljude ainete eraldumine atmosfääri, hüdrosfääri ja pinnasesse. Süsinikmonooksiidi (IV) emissioon autodesse, soojuselektrijaamadesse, tehastesse ja tehastesse ning aktiivne raadamine tekitab oksiidi atmosfääris oksiidi sisalduse suurenemise ohu, mis võib põhjustada kasvuhooneefekti ja kliimamuutusi planeedil.

Sellele küsimusele vastamisel on oluline kasutada kemikaaliruumis saadaolevate erinevate elementide vooluahelaskeeme.

Maa litosfääri, hüdrosfääri, atmosfääri ja elusorganismide vahel toimub pidevalt keemiliste elementide vahetus. Sellel protsessil on tsükliline iseloom: liikudes ühest sfäärist teise, naasevad elemendid taas oma algsesse olekusse. Elementide tsükkel toimus kogu Maa ajaloo jooksul, arvuliselt 4,5 miljardit aastat.

Kemikaalide hiiglaslikke masse veavad ookeanide veed. See puudutab peamiselt lahustunud gaase - süsinikdioksiidi, hapnikku, lämmastikku. Külm vesi kõrgetel laiuskraadidel lahustab atmosfääri gaase. Ookeanihoovustega troopilisse vööndisse sisenedes vabastab see need, kuna gaaside lahustuvus väheneb kuumutamisel. Gaaside imendumine ja eraldumine toimub ka siis, kui muutuvad soojad ja külmad aastaajad.

Elu ilmumisel planeedil oli tohutu mõju mõne elemendi loomulikele tsüklitele. See viitab peamiselt orgaaniliste ainete põhielementide - süsiniku, vesiniku ja hapniku - tsüklile, aga ka sellistele elutähtsatele elementidele nagu lämmastik, väävel ja fosfor. Elusorganismid mõjutavad ka paljude metallelementide tsüklit. Vaatamata asjaolule, et Maa elusorganismide kogumass on miljoneid kordi väiksem kui maakoore mass, mängivad taimed ja loomad keemiliste elementide liikumisel üliolulist rolli.

Inimtegevus mõjutab ka elementide tsüklit. Eriti märgatavaks on see läinud sajandil. Keemiliste elementide tsüklite globaalsete muutuste keemiliste aspektide kaalumisel tuleks arvestada mitte ainult looduslike tsüklite muutustega, mis on tingitud nendes sisalduvate kemikaalide lisamisest või eemaldamisest normaalse tsüklilise või inimese põhjustatud mõju tagajärjel, vaid ka kemikaalide keskkonda sattumisest, mida varem ei olnud. loodus. Mõelge keemiliste elementide tsüklilise liikumise ja migratsiooni ühele olulisemale näitele.

Süsinik - peamine elu element - sisaldub atmosfääris süsinikdioksiidi kujul. Maa ookeanis ja magevees on süsinik kahes põhivormis: orgaanilise aine koostises ja omavahel seotud anorgaaniliste osakeste koostises: vesinikkarbonaatioon -, karbonaatioon ja lahustatud süsinikdioksiid. Loomades ja taimedes kontsentreeritakse suur hulk süsinikku orgaaniliste ühendite kujul. Mullas on palju "elutut" orgaanilist ainet. Litosfääri süsinikku leidub ka karbonaatmineraalides (lubjakivi, dolomiit, kriit, marmor). Osa süsinikust on osa naftast, söest ja maagaasist.

Loodusliku süsinikuringluse ühendav lüli on süsinikdioksiid (joonis 1).

Globaalse süsinikutsükli lihtsustatud diagramm. Raamis olevad numbrid kajastavad mahutite suurust miljardites tonnides - gigatonnides (Gt). Nooled näitavad vooge ja nendega seotud numbrid on väljendatud GT-des aastas.

Suurimad süsinikuhoidlad on maismaa setted ja setted. Kuid suurem osa sellest ainest ei reageeri atmosfääriga, vaid läbib tsükli läbi Maa tahke osa geoloogilises ajakavas. Seetõttu mängivad need veehoidlad atmosfääri osalusel toimuvas suhteliselt kiires süsinikuringes vaid vähetähtsat rolli. Suuruselt järgmine veehoidla on merevesi. Kuid siin ei suhelda ookeanide sügavaim osa, kus sisaldub suurem osa süsinikust, atmosfääriga nii kiiresti kui nende pind. Väikseimad veehoidlad on maa biosfäär ja atmosfäär. Viimase paagi väiksus muudab selle tundlikuks isegi fossiilsete kütuste põletamisel teistes (suurtes) paakides esinevate süsiniku protsendi isegi väiksemate muutuste suhtes.

Kaasaegne globaalne süsiniku tsükkel koosneb kahest väiksemast tsüklist. Neist esimene seisneb süsinikdioksiidi sidumises fotosünteesi ajal ja selle uues moodustumises taimede ja loomade elu jooksul, samuti orgaaniliste jääkide lagunemises. Teine tsükkel on tingitud atmosfääri süsinikdioksiidi ja loodusliku vee vastastikmõjust:

Eelmisel sajandil on inimtegevus teinud süsinikuringluses olulisi muudatusi. Fossiilsete kütuste - söe, nafta ja gaasi - põletamine on suurendanud süsinikdioksiidi heitkoguseid. See ei mõjuta suuresti süsinikumasside jaotust Maa kestade vahel, kuid suurenenud kasvuhooneefekti tõttu võivad sellel olla tõsised tagajärjed.