Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
Среда, где реализуется деятельность человека

Среда, где реализуется деятельность человека

Биосфера сфера жизни, пространство на поверхности земного шара, в котором распространены живые существа.

Фундаментальной отличием живого вещества от другой является то, что она охвачена эволюционным процессом, во время которого непрерывно возникают новые формы живых существ. Различные формы жизни и их многофункциональность создают основу устойчивого оборота веществ и канализированных потоков энергии. В этом специфика и гарантия устойчивой биосферы как уникальной оболочки земного шара.

Таким образом, биосфера (по В. И. Вернадским) является одним из геологических оболочек земного шара, глобальной системой Земли, в которой геохимические и энергетические преобразования определяются суммарной активностью всех живых организмов живого вещества.

Активная деятельность живых организмов охватывает относительно небольшой слой оболочек нашей планеты. Его границы определяются комплексом условий, обеспечивающих устойчивое существование совокупности живых организмов. В состав биосферы входят: нижняя часть атмосферы, гидросфера и верхние слои литосферы, которая преимущественно изменилась под действием выветривания с участием живых организмов. Этим слоем максимальных изменений является почва.

Каждая из этих геологических оболочек планеты имеет свои специфические свойства, которые определяют не только набор форм живых организмов, обитающих в конкретной части биосферы, но и их основные физиологические особенности "формирующих своим влиянием принципиальные пути эволюции и становления фундаментальных признаков жизненных форм организмов, в том числе и человека.

Таким образом, воздушная, водная оболочки и слой почвы, заполненные жизнью, являются основными средами жизни, активно формируют его состав и биологические свойства.

Биосферные связи складывались на протяжении длительного времени. В природе нет ничего лишнего и ненужного. Само существование поддерживается за счет связей в биосфере. их суть в биосфере чрезвычайно сложная и определена практично только в общих чертах. Неживой частью биосферы руководят продуценты. Продуцентами управляют консументы. Деятельность последних определяют обратные связи, идущие от продуцентов.

Изготовители или автотрофы это организмы, которые создают органическое вещество за счет утилизации солнечной энергии, воды, углекислого газа и минеральных солей. К этому типу относятся растения (их около 350 тыс. Видов, по массе составляют 2,4 1012 т).

Консументы или гетеротрофы организмы, получающие энергию за счет питания консументами. К ним относятся растительноядные животные, хищники и паразиты, а также растения-и грибы-хищники (их около 1500000, по массе составляют около 2,3 1010 т).

Редуценты микроорганизмы, разлагающие органическое вещество продуктов и консументов до простых соединений воды, углекислого газа и минеральных солей. Вообще их насчитывается 75 тыс. Видов, а суммарная масса равна 1,8 108 т.

В результате осуществления биотического круговорота веществ в биосфере происходят следующие процессы:

1) продуценты (растения) в рамках реализации механизма фотосинтеза производят органическое вещество, потребляя солнечную энергию, воду, углекислый газ и минеральные соли. Хемопродуценты используют энергию химических реакций, например, окисления соединений железа или серы, тоже производят органическое вещество.

2) консументы (растительноядные животные) питаются органической массой растений, консументы второго и третьего порядков (хищники, паразиты, растения-и грибы-хищники) потребляют других консументов.

3) редуценты потребляют часть питательных веществ, раскладывают мертвые тела растений и животных к простым химических соединений (воды, углекислого газа и минеральных солей), замыкая таким образом круговорот веществ в биосфере.

Самым главным звеном управления в биосфере является энергия. Первостепенной является энергия Солнца, а второстепенной энергия внутреннего тепла Земли и радиоактивного распада элементов.

Солнечнаярадиация характеризуется плотностью светового потока, достигает земной атмосферы как солнечная постоянная (R = 1352 Вт / м2). На единицу площади всей поверхности атмосферы приходится в среднем 1/4 солнечной константы. В целом, около 56% Я этой энергии идет на испарение воды. При конденсации влаги это тепло, изымается вместе с остатком 44% расходуется на нагрев воздуха, воды, почвы. Обусловленные этим нагревом конвекционные процессы в атмосфере и гидросфере реализуются в природе как ветры и течения. Менее 1% суммарной радиации изымается при любых фотохимических реакциях в нижних слоях атмосферы, верхних слоях воды и в клетках растений. Главная составляющая этих фотохимических реакций фотосинтез. Световой фактор является основным источником энергии для фотосинтеза. Поэтому свет имеет фундаментальное экологическое значение.

Основными факторами, влияющими на растительный мир (кроме светового), есть достаточное температура, наличие высокой концентрации С02, продолжительность светового дня.

Продолжительность светового дня определяется как фотопериодизм.

Изменения фотопериода в средних широтах опережают изменения температуры и связанные с ними "волны жизни". Они служат сигналом для начала периодических сезонных изменений жизнедеятельности растений, животных и человека. Это начало осуществляет корректировку путем влияния продолжительности светового дня на сигнальную систему по производству определенных гормонов, которые вызывают соответствующие физиологические изменения в организме.

Все живые организмы нуждаются в пище. Эта потребность имеет два значения:

1) в качестве источника энергии для поддержания жизни и осуществления своих функций;

2) как материал для построения и обновления своих клеточных структур, для продукции и размножения.

Количество пищи на Земле определяется чистотой первичной продукции растений. Это примерно 140 млрд т в год сухого вещества фито-массы, в которой содержится энергия объемом 2,3 1021 Дж. Такое количество пищи за год используют гетеротрофы, в которых биомасса напорядок меньше. Согласно правилу одного процента на долю конечных консументов в основном крупных животных должно приходиться менее одного процента объема деструкции. Использование биомассы и биогенных продуктов не для потребления в природе относительно небольшой, но очень значимое для человеческого хозяйства.

Избирательность потребления питательной веществ имеет место и у растений, и у животных. Любая пища представляет собой набор различных элементов в продуктах потребления, всегда обязательные и незаменимые, в условиях отсутствия любого из этих элементов (лимитирующего фактора) возникает нарушение жизнедеятельности вплоть до гибели организма. Для нормального развития в пище должно быть определенное количество аминокислот, витаминов и микроэлементов. Влияние на физиологическое состояние отдельных особей, качественное и количественное содержание пищи дает возможность соответственно влиять и на состояние животных, людей как в целом, так и на их динамические характеристики рождения, инертность, темпы роста и качество потомства.

Климатические факторы, вызванные потоками солнечной энергии, реализуются тепловыми процессами атмосферы. Выявление этих процессов имеет место в формировании показателей климата.

В эколого-климатическую характеристику местности входят: среднегодовые величины и сезонные (помесячные) колебания температуры, ее суточный ход, минимумы и максимумы, срок перехода температуры через 0 °, количество осадков, испарения влаги, сила и направления ветра, влажность воздуха, срок солнечного сияния, суммарная солнечная радиация, радиационный баланс и другие показатели.

Из всех климатических факторов, связанных с энергетикой биосферы, температура имеет наибольшее экологическое значение. Она регулирует преобразования потока энергии у поверхности Земли и, в свою очередь, существенно влияет на энергетику биоты.

Генеральная закономерность воздействия температуры на живые организмы выражается действием ее на скорость обменных процессов. Согласно общему правилу для всех химических реакций, установленного Вант-Гоффа, повышение температуры ведет к пропорциональному повышению скорости реакции. Разница заключается в том, что в живом организме химические процессы всегда проходят с участием сложных ферментных систем. Активность этих систем и скорость биохимических реакций количественно меняется в зависимости от внешней температуры.

Величину температурного ускорения химических реакций удобно выражать коэффициентом Q10. Коэффициент показывает во сколько раз повышается скорость реакции, когда повысилась температура на 10 ° С.

Колебания коэффициента температурного ускорения Q10 осуществляется в пределах 2 3.

В одном и том же организме величина температурного ускорения биохимических реакций неодинакова для любых процессов. Эта закономерность часто определяет границы температурной устойчивости организма в целом.

Жизненные функции могут иметь место в определенном интервале температур. В связи с этим различают температурные пороги жизни, выше и ниже которых жизнь невозможна.

Верхний температурный порог жизни теоретически определяется температурой "свертывания белка", что соответствует состоянию "тепловой смерти". У большинства животных "тепловая смерть" наступает раньше, чем начинают коагулировать белки.

Достижения нижнего температурного порога жизни сопровождается нарушением действующих в организме процессов. Например, нарушение деятельности сердца при слабого охлаждения проявляется в изменениях ритмов сокращений сердечной мышцы, а при более сильных в ее проводимости и возбуждении.

Важное значение в определении нижнего температурного порога жизни имеют структурные изменения в клетках и тканях, что связано с замерзанием внеклеточной и внутриклеточной жидкости. Во время образования кристаллов льда происходит механическое повреждение тканей, часто является непосредственной причиной холодовой смерти. Кроме того, образование льда разрушает обменные процессы: обезвоживает организм, повышает концентрацию солей, разрушает белок.

Атмосфера. Современная атмосфера Земли по химическому составу относится к азотно-кислородного типа.

Газовый состав атмосферы Земли состоит из (содержание, объемные%): N2 78,09; O2 20,95; CO2 0,03 и инертные (остаток).

Свойства газовой оболочки Земли неодинаковы по вертикали. Большое значение имеет уменьшение атмосферного давления. На высоте

6200 м его значение уменьшается вдвое относительно уровня моря. Этот фактор важен для фотосинтеза из-за зависимости этой реакции от парциального давления CO2, а также для аэробных организмов, ибо процесс газообигу напрямую зависит от величины парциального давления кислорода.

Большое значение для жизни на Земле имеет озоновый слой. Он находится на высоте 10 100 км; максимальная концентрация на высоте около 20 км. Озоновый экран имеет большое значение для хранения жизни на Земле. В прослойки озона поглощается большая часть солнечного ультрафиолетового излучения (особенно это касается коротковолновой части, которая очень опасна для живых организмов). В условиях существования озонового слоя к поверхности Земли доходит только мягкая часть потока этого излучения, которая необходима для нормального развития и функционирования живых организмов без причинения им вреда.

Воздух как среда жизни имеет определенные особенности в воздействии на эволюционное развитие механизмов Земли. Высокое содержание кислорода (около 21% в воздухе) определяет высокие энергетические показатели организмов.

С другой стороны наличие пониженной и непостоянной влажности влияет на водно-солевой обмен и работу легких. Атмосфера является носителем тепла и влаги. Через нее происходит также фотосинтез и обмен энергией. Атмосфера влияет на характер и динамику всех процессов на Земле.

Газовая оболочка защищает все, что есть на Земле от "звездных обломков". Метеориты, не превышающих размера горошины, под влиянием земного притяжения с большой скоростью (от 11 до 64 км / с) попадают в атмосферу планеты, нагреваются там в результате трения о воздух и на высоте 60 70 км сгорают. Атмосфера защищает Землю и от крупных космических обломков.

Большое значение атмосферы и в распределении света. Воздух атмосферы разбивает солнечные лучи на миллионы малых лучей, рассеивает их и образует то равномерное освещение, к которому мы привыкли. Наличие воздушной оболочки дает нашему небосводу голубой цвет.

Атмосфера является средой, в которой распространяются звуки, без воздуха на Земле была бы неописуемая тишина и не слышно было бы человеческого общения.

Литосфера это "каменная оболочка» Земли, верхняя часть земной коры. Литосферу рассматривают как часть биосферы. Конечно в первую очередь имеют в виду ее поверхность измельченная в процессе физического, химического и биологического выветривания и содержащая наряду с минеральными также и органические вещества. Эта часть литосферы, обладает особыми свойствами и функции, называется почвой.

Почва является сложной полидисперсной трехфазной системой, включающей твердую (минеральные части), жидкую (почвенная влага) и газообразную фазы. Соотношение этих трех составляющих определяет основные физические свойства почвы как среды проживания живых существ. Химические свойства почвы существенно зависят от органического вещества, которое также является неотъемлемой составной частью почвы.

Состав и размер минеральной части (твердая фаза) определяет механические свойства почвы. По размерам твердые частицы в почве делятся на большие (более 30 мм в диаметре) обломки материнской породы, гальку и хрящ (диаметр 3 30 мм), гравий (3 1 мм), песок (1 0,25 мм), пыль (0,25 & mdash 0,01 мм) и ил (частицы диаметром менее 0,01 мм). Соотношение этих категорий долей формирует механический (гранулометрический) состав почвы. По этим признакам различают почвы песчаные (вмещает более 99% песка), супесчаные (90 80%), легкие, средние и тяжелые суглинки (соответственно 80 70%, 70 55% и 55 40%) и глины легкие (40 30%), средние (30 20%) и тяжелые (более 20% песка). Тип почв в зависимости от их мехаичного состав распределяют по степени тяжести их обработки.

Отдельные минеральные частицы в составе почвы обычно склеиваются друг с другом, формируя более или менее крупные агрегации, пространство между которыми заполнено воздухом (газообразная фаза) и водой (жидкость). Соотношение различных по величине агрегаций минеральных частиц и соответственно размеры пространства между ними (степень пористости или бурильности почвы) определяют структуру почвы: брилоподибна, комковатая, горихувата, крупнозернистая, мелкозернистых, пылеватой и др. По степени пористости различают почвы тонкопористых (диаметр пор менее 1 мм), пористые (1 3 мм), губчатые (3 5 мм), ячеистые (5 10 мм), ячеистые (более 10 мм), трубчатые (поры или пустота соединяются в канальцы).

Механический состав и структура почвы ведущий фактор формирования его свойств как среды проживания живых организмов: аэрации почвы, их влажности и влагосодержания, теплоемкости и термического режима, а также условий перемещения в почве животных, распределение корней растений и др.

Минеральные частицы занимают 40 70% общего объема почвы. Остатки пространства составляют систему пор, пустоты и канальцев, занятых воздухом и водой.

Вода (почвенная влага) может находиться в почве в трех состояниях: гравитационном, капиллярном и крепко-связанном (гигроскопической). Гравитационная вода заполняет относительно большие (не имеют свойств капиллярности) поры и пустоты в грунте; она доступна для растений. Попадая в почву с поверхности преимущественно как результат атмосферных осадков, эта доля жидкости является сложным раствором, который обладает свойствами в зависимости от состава растворенных веществ. Так, например, рН почвенного раствора может колебаться от 3 3,5 (болота) до 10 11 (солонцы). От состава растворенных веществ зависит и роль почвенной влаги в водном режиме и питании растений.

Когда грунтовые воды находятся относительно неглубоко, ближняя к ним часть гравитационной влаги через подпор залыся неподвижной (подпертая неподвижная влага). Связанная с грунтовыми водами гравитационная влага находится в подвижном состоянии, двигаясь под действием силы тяжести в вертикальном направлении.

Вода, заполнила поры малого диаметра, подпадает под влияние сил поверхностного натяжения капиллярного мениске и "подсасываемым" вверх на расстояние, обратно пропорциональную диаметра капилляра. На этом механизме основаны увлажнения почвы снизу (от горизонта подземных вод), а также потеря влаги почвой испарением ее с почвенной поверхности. Последний процесс в соответствующих условиях (в засушливую, жаркую пору года, особенно в степных, полупустынных и пустынных регионах) приводит к поднятию солевого горизонта. Эту часть почвенной влаги зовут капиллярной; она образует увлажненный горизонт почвы.

Молекула воды диполь, поэтому через молекулярное притяжение молекулы легко образуют пленки вокруг мелких минеральных и коллоидных частиц в почве. Такая пленка толщиной 2 3 молекулы воды удерживается на поверхности частиц с большей силой, потому гигроскопична (тесно связана) влага недоступна для растений. В засуху могут возникать физиологические сухости почвы: влага в почве есть, но только в гигроскопичен, не исключен растениями форме.

Определены типы структур почвы в совокупности с любыми формами влаги формируют свойства вологоутримання, а также влаго- проникновения и вологопидйому. Испаряясь, почвенная влага определяет почти 100-процентную влажность почвенного воздуха (кроме верхних горизонтов почвы).

Воздух заполняет поры и пустоты, свободные от воды. Оно проникает в Грунт из атмосферы путем диффузии газов между атмосферой и поверхностными горизонтами почвы по градиенту давления. Практически газообиг идет непрерывно. Поэтому, в целом, состав газообразной фазы почвы качественно приближается к составу атмосферного воздуха, но отличается более широкими колебаниями соотношение любых газов. Объясняется это тем, что кислород активно поглощается почвой в процессе дихания живых

Загрузка...

Страницы: 1 2