| Главная » Готовые работы » Контрольные » Экология |
«Основи екології»
| [ Скачать с сервера (98.5 Kb) ] | 30 Июн 2014, 19:30 |
| Завдання 1. Класифікація організмів по відношенню до екологічних факторів. Класифікація організмів по способу одержання енергії. Організми можна розділити на дві групи: автотрофи й гетеротрофи. Автотрофи – організми, що синтезують із неорганічних з'єднань органічні речовини. Автотрофи є продуцентами в співтовариствах, саме вони становлять перший ярус у харчовій піраміді (перші ланки харчових ланцюгів). Автотрофи діляться на фототрофов і хемотрофов. Фототрофи – організми, для яких джерелом енергії служить сонячне світло, називаються фототрофи. Такий тип харчування називається фотосинтезом. Хемотрофи – організми, які в якості зовнішнього джерела енергії використовують енергію хімічних зв'язків їжі або відновлених неорганічних з'єднань (сірководень, метан, сірка й ін.). Гетеротрофи – організми, які не здатні синтезувати органічні речовини з неорганічних. Для синтезу необхідних для своєї життєдіяльності органічних речовин їм потрібні органічні речовини, зроблені іншими організмами. У процесі травлення травні ферменти розщеплюють полімери органічних речовин на мономери. У співтовариствах гетеротрофи – це консументи різних порядків і редуценти. Міксотрофи – організми (наприклад, хижі рослини), що поєднують у собі ознаки як автотрофів, так і гетеротрофів. Літотрофи — організми, для яких донорами електронів є неорганічні речовини. Органотрофи — організми, для яких джерелами електронів яляются органічні сполуки. Класифікація організмів за відношенням до різних екологічних факторів. – За відношенням до світла виділяють декілька екологічних груп рослин або геліоморф: геліофіти – світлолюбні рослини, що віддають перевагу яскраво освітленим місцям зростання; сціофіти – тіневитривалі або тінелюбні рослини, що здатні переносити значне затінення; геліосціофіти – рослини, що більш краще почувають себе в затінених місцезростаннях, однак можуть переносити достатнє освітлення; сціогеліофіти – рослини, що добре зростають на освітлених місцях, але можуть переносити більше або менше затінення. – За відношенням до температури виділяють наступні екологічні групи рослин: нехолодостійкі – сильно пошкоджуються або гинуть при температурах вище точки замерзання води; неморозостійкі – переносять низькі температури, але гинуть, як тільки в тканинах починає утворюватись лід; морозостійкі – зростають у районах із сезонним кліматом, із холодними зимами; нежаростійкі – пошкоджуються при температурі +300 ... +400 С; жаровитривалі – рослини сухих місцезростань із сильною інсоляцією, що можуть переносити півгодинне нагрівання до +500 ... +600 C. – За відношенням до води можна виділити такі екологічні групи рослин або гідроморф: Гідатофіти – водні рослини, що повністю або в значній мірі занурені у воду. Їх листки або плавають на поверхні води, або рослини повністю знаходяться у воді. Гідрофіти – це надземно-водні рослини, що частково занурені у воду й зростають уздовж берегів, на мілководді, на болотах. Гігрофіти – це надземні рослини, що живуть в умовах підвищеної вологості повітря й, часто, на вологих ґрунтах. Мезофіти – найбільш чисельна екологічна група, що об’єднує рослини, які можуть переносити нетривалу та не дуже сильну засуху. Це рослини, що зростають при середньому зволоженні, помірному тепловому рeжимі й досить хорошому забезпеченні мінеральним живленням. За здатністю регулювати свій водний обмін одні з цих рослин подібні до гігрофітів, інші – до засухостійких форм. Ксерофіти – рослини, що зростають у місцях із недостатнім зволоженням. Вони поділяються на два основні типи – сукуленти (м’ясисті на вигляд рослини з добре розвинутими водозапасаючими тканинами) та склерофіти (зовнішньо сухуваті рослини, як правило, з вузькими та дрібними листками). – За відношенням до реакції ґрунтового розчину розрізняють: ацидофільні види, що зростають на кислих ґрунтах із рН меншим 6,7; нейтрофільні види, що приурочені до ґрунтів із рН 6,7-7,0; базифільні види, що зростають при рН понад 7,0. – За відношенням до загального вмісту в ґрунті мінеральних поживних речовин розрізняють: оліготрофні рослини (задовільняються малим вмістом зольних елементів, наприклад, сосна звичайна, верес звичайний, цмин піщаний); евтрофні рослини (потребують великої кількості зольних елементів, наприклад, дуб, яглиця, переліска багаторічна); мезотрофні рослини (задовільняються помірним вмістом зольних елементів, наприклад, ялина європейська). Рослини засолених ґрунтів об’єднують у групу галофітів (наприклад, солянки, курай, сарсазан). – За відношенням до субстрату, на якому зростають рослини, виділяють такі їх екологічні групи: петрофіти (зростають на кам’янистих виходах порід, наприклад, аспленій, багатоніжка звичайна, гвоздика Фішера, мінуарція), кальцефіти (зростають на вапнякових відслоненнях і карбонатних ґрунтах, наприклад, льон жовтий, сонцецвіт, оман мечолистий, півники угорські), псамофіти (зростають на піщаних місцях, наприклад, булавоносець сіруватий, звіробій сланкий, козельці українські, червець багаторічний); палюдозофіти (зростають на болотних ґрунтах, наприклад, бобівник трилистий, вовче тіло болотне, багато видів осок, очерет, образки болотні, частуха подорожникова). Завдання 2. Аномальні якості води. В 1783 році видатні експериментатори Генрі Кавендиш (1731-1810) і Антуан Лавуазьє (1743-1794) установили, що вода складається із двох газів: двох атомів водню (Н1) і одного атома кисню (О18) і співвідношення їх виражається формулою Н20. Усе різноманіття властивостей води й незвичайність їх прояви визначаються фізичною природою цих атомів і способом їх об'єднання в молекулу. В окремо розглянутій молекулі води ядра водню й кисню так розташовані друг щодо друга, що утворюють як би рівнобедрений трикутник – з порівняно великим ядром кисню у вершині й двома дрібними ядрами водню в підстави. Електронна хмара молекули, утворене п'ятьма парами електронів, розподілене так, що внутрішня пара оточує ядро кисню, дві зовнішні пари нерівномірно поділені між ядрами кисню й водню, тяжіючи більше до кисню, а інші дві пари кисень не ділить із воднем, і їх заряди залишаються частково нескомпенсованими. Таким чином, у молекулі води виявляється чотири полюси зарядів: два негативні за рахунок надлишки електронної щільності в кисневих пар електронів і два позитивні – внаслідок недоліку електронної щільності в кілька оголених ядер водню – протонів. Ці заряди можна умовно представити розташованими у вершинах частково перекрученого тетраедра. Внаслідок цього молекула води має яскраво виражені полярні властивості: вона є диполем з високим дипольним моментом – 1,87 Дебая. Вода має ненормальні – аномальні властивості, властиві тільки їй. Вона є одним із самих важких об'єктів дослідження, тому що, насамперед у воді завжди є домішки, вона має кооперативний характер взаємодії її молекул. У рамках мікроскопічного підходу структура води відрізняється відносно безладним динамічно мінливим розташуванням молекул, а висока щільність обумовлює сильну міжмолекулярну взаємодію, здійснюване за допомогою водневих зв'язків. Таким чином, вода являє собою складну асоційовану рідину з тетраедічною сіткою молекул, з'єднаних водневими зв'язками. У результаті теплового руху молекул ця сітка піддається спонтанній перебудові. У тривимірній сітці водневих зв'язків розміщені флуктуаційні мікрообсяги молекул води, що володіють порівняно малою енергією теплового руху й більш високим ступенем структурного впорядкування. Це – мікрокластери. У той же час навколо мікрокластерів у макрообсязі асоційованого середовища з підвищеною енергією теплового руху молекул Н20 спостерігається більший ступінь структурної безладності, тобто більш низький рівень структурного впорядкування. Речовини – аналоги води, молекули яких по хімічному складу схожі на воду, – H2S, H2Se, H2Te – при кімнатній температурі перебувають у газоподібному стані. Вода, збережи вона такі ж властивості, повинна закипати при температурі – 70°С, а перетворюватися в лід при – 90 °С. Ці умови навряд чи б сприяли розвитку життя на Землі, адже вона повинна була б існувати в інтервалі температур від – 70 °С до – 90 °С. Якби вода – гідрид кисню Н2 ПРО – була б нормальним мономолекулярним з'єднанням, таким як її аналоги по шостій групі Періодичної системи елементів Д.І.Менделєєва – гідрид сірки H2S, гідрид селен H2Se, гідрид телуру H2Te, то в рідкому стані вода існувала б у межах від – 95 °С до – 70 °С, а не така, яка реально існує зараз. У цьому випадку біологічного життя на Землі не могло б існувати. Вода «не визнає» періодичних закономірностей, характерних для незліченної безлічі з'єднань на Землі й у Космосі, а випливає своїм, ще не цілком зрозумілим для науки законам. «Ненормальні» температури плавлення (0 °С) і кипіння (+100 °С) води далеко не єдина її аномальність. При переході будь-якої рідини у твердий стан молекули розташовуються тісніше, а сама речовина, зменшуючись в обсязі, стає щільніше. Вода й тут становить виняток. Для всієї біосфери виняткова важливою особливістю води є її здатність при замерзанні збільшувати, а не зменшувати свій обсяг, тобто зменшувати щільність. При охолодженні вода спочатку поводиться як і інші рідини: поступово ущільнюючись, зменшує свій обсяг. Таке явище можна спостерігати до +3,98 °С. Потім, при подальшому зниженні температури до 0 °С, уся вода замерзає й розширюється в обсязі. У результаті питома вага льоду стає менше води й лід плаває. Якби лід не сплив, а тонув, то всі водойми (ріки, озера, моря) промерзнули б до дна, випар би різкий скоротилося, усі прісноводні тварини й рослини загинули б. Життя на Землі стала б неможливої. Вода – єдина рідина на Землі, лід якої не тоне за рахунок того, що його обсяг на 1/11 більше обсягу води. Ще одна аномальна властивість води – її величезний поверхневий натяг. Завдяки тому, що круглі кульки води дуже пружні, іде дощ, випадає роса. Молекули води зв'язані силою поверхневого натягу, яка дозволяє їм підніматися нагору по капілярах, долаючи силу земного притягання. Без цієї властивості води життя на Землі була б також неможлива. Жодне речовини на Землі не має таку здатність поглинати тепло, як вода. Для перетворення в пару 1г води потрібно 537 калорії тепла. Конденсуючись, пара повертає ці 537 калорій у навколишнє середовище. Жодне речовина у світі не поглинає й не віддає середовищу стільки тепла, скільки вода. Теплоємність води в 10 раз більше теплоємності стали й в 30 раз більше ртуті. Вода зберігає тепло на Землі. З поверхні морів, океанів, суши випаровується за рік 520000 кубічних кілометрів води, які, конденсуючись, віддають багато тепла холодним і полярним регіонам. Не май вода такою унікальною здатністю поглинати й віддавати тепло, клімат Землі виявився б непридатним для існування людини. У високих широтах тоді панував би нестерпний холод, а в низьких – сонце спопелило б усе живе. Завдяки наземному Світовому океану атмосфера являє собою надійна тепла ковдра, що вкриває тіло планети й захищаюче його від космічного холоду. Підземний океан постачає Землю теплом із внутрішніх джерел планети. Жодна рідина не поглинає гази з такою жадібністю, як вода. Але вона їх також легко віддає. Дощ розчиняє в собі всі отрутні гази атмосфери. Вода – її потужний природний фільтр, що очищає атмосферу від усіх шкідливих і отрутних газів. Ще одна аномальна властивість води проявляється при впливі на неї магнітного поля. Вода, піддана магнітної обробці, міняє розчинність солей і швидкість хімічних реакцій. Магнітна вода не тільки не дає накипи в казанах, але й зриває відкладання, що раніше утворювалися, підвищує міцність бетону, збільшує відсоток виходу збагаченої руди. Ряд аномальних властивостей води пов'язаний з її теплоємністю. Легше всього вода нагрівається й швидше всього прохолоджується у своєрідній “температурній ямі”, що відповідає +37 °С, температурі людського тіла. Саме при температурі 36,6–37ос найскладніші реакції обміну речовин в організмі людини найбільш інтенсивні. Виходить, при цій температурі організм людини перебуває в найвигіднішому енергетичному стані. Вода в організмі людини становить 70-90%. від ваги тіла. Не май вода такою теплоємністю, як зараз, обмін речовин у теплокровних і холоднокровних організмах був би неможливий. У клітинах живих організмів розрізняють «об'ємну» і «зв'язану» воду. Перша – вода, з якої ми маємо справу в повсякденному житті. У ній розчинений цитозоль клітини. Під «зв'язаною» водою ми розуміємо воду, пов'язану з біологічними молекулами, мембранами. У живих клітинах звичайна вода, будучи пов'язаної з мембранами, невідомим образом перетворюється у воду зі структурою льоду. І вона вже не у владі законів фізики – усі її властивості докорінно міняються. Діелектрична проникність зменшується вдесятеро, а теплопровідність зростає в сімдесят раз. Будь-яка живаючи клітина має зовнішню й внутрішню біологічні мембрани. Це як би вибірково проникна стінка, що обгороджує вміст клітини, її органоіди від ушкодження. На поверхні біологічних утворів молекули води зазнають структурно-функціональної впорядкованості, утворюють так звану клатратну плівку – кристалогідрат зі строго орієнтованими дипольними моментами молекул води. У самої клатратній плівці процеси обміну між молекулами води здійснюються із частотою десять тисяч разів за секунду, у той час як з навколишньої об'ємною водою молекули Н2О міняються місцями із частотою у два рази повільніше. Це приводить до того, що розчиненим у воді домішкам термодинамічно невигідно перебувати в клатратних шарах води, тому вони віддають перевагу об'ємній воді. Отже, будучи пов'язаною з живою матерією й захищаючи її, клатрати самі захищені невидимим бар'єром від руйнуючого дії на них об'ємної води з розчиненими в ній шкідливими й отруйними речовинами. І чому товстіше й міцніше клатратний прошарок, тим більше стабільні термодинамічні й біологічні умови функціонування окремої молекули й клітини організму. У зв'язаній воді всі молекули Н2 Про мають по чотири водневі зв'язки й забезпечують оптимальну швидкість міграції протонів і електронів – цю основу обміну речовин у живих системах. Основа структури всіх біомолекул – водневі зв'язки. Водневі зв'язки біомолекул і води утворюють матрицю життя, по якому рухаються в процесі обміну речовин протони й електрони. Водневі зв'язки – не тільки матриця, але й істотний елемент у будівництві всього живого. Структура води й розчинені в ній речовини (аніони й катіони) визначають і регулюють будову й функції макромолекул клітини й низькомолекулярних біорегуляторів, складання й функціонування організмів і клітин, тканин, органів і систем органів, нарешті, цілого організму. Вона діє як на субмолекулярному й молекулярному, так і на більш високих рівнях організації живої матерії, аж до біосферного . Вона визначає міграцію протонів і електронів у клітинах, структуру мембран, функції ДНК, РНК, білків, низькомолекулярних регуляторів, складання клітинних структур, запліднення, ембріональний розвиток, зріле функціонування організму, його керуючі, регуляторні й гомеостатичні системи, його старіння й смерть. | |
| Просмотров: 5261 | Загрузок: 429 | | |