З екологічного моніторингу країн Баренц-регіону - контрольна робота, сторінка 2

2.1. склад клітини

Живі тіла поряд з речовинами, поширеними в неживій природі, містять безліч речовин, характерних тільки для живих організмів (табл. 2.1).

Хімічний склад клітини (%)

АТФ - аденозинтрифосфорная кислота.

З числа існуючих на Землі хімічних елементів усіма необхідними властивостями для того, щоб бути структурними компонентами живої речовини, мають лише сполуки вуглецю. Унікальна здатність вуглецю створювати вуглець-вуглецеві зв'язки, складати полімерні ланцюги і кільця, що містять як одинарні, так і кратні вуглець-вуглецеві хімічні зв'язки, дозволяє утворювати величезну кількість різноманітних органічних сполук.

Подібним властивістю утворювати хімічні зв'язки з самим собою мають ще два елементи - сірка і кремній, однак вони сильно поступаються вуглецю. В результаті побудова живого речовини на основі переважно сірки або кремнію неможливо. Проте кремній-і сірковмісні органічні сполуки в живій природі численні й відіграють важливу роль.

Серед неорганічних речовин, що входять до складу клітини, перше місце займає вода. Її роль надзвичайно велика: більшість хімічних процесів протікає тільки у водних розчинах, вода забезпечує терморегуляцію, багато речовини надходять в клітину і виводяться з неї у вигляді водних розчинів.

Біогенні елементи - хімічні елементи, що постійно входять до складу організмів і необхідні їм для життєдіяльності. У складі живого речовини понад 70 елементів періодичної системи Д. І. Менделєєва, причому найбільше (близько 98% по масі) в клітинах кисню, водню і вуглецю. До числа так званих «універсальних» елементів (присутніх в клітинах всіх організмів) відносяться азот, кальцій, калій, фосфор, магній, сірка, хлор, натрій.

Понад 30 металів (Al, Fe, Cu, Mn, Zn, Mo, Co, Ni, Sr, Se, As і ін.) І неметалів (I, Br, F, B), що містяться в клітинах в малих кількостях (зазвичай тисячні частки відсотка і нижче) і виключно необхідних для життєдіяльності клітин (див. закон Ю. Лібіха в розд. 3.2.1), називають мікроелементами.

Недолік або недоступна для засвоєння організмом форма в навколишньому природному середовищу будь-якого необхідного для життєдіяльності хімічного елемента обмежує зростання і розмноження живих організмів.

У живих клітинах виявляють сліди практично всіх елементів, присутніх в ОС. Відмінності в ході геологічної історії і почвообразующих процесів в окремих областях Землі привели до формування біогеохімічних провінцій - областей на поверхні Землі, що різко відрізняються за змістом будь-яких хімічних елементів, наприклад уранові і торієві провінції (див. Розд. 3.1.1.1). Значна недостатність або надмірність вмісту хімічного елемента в середовищі викликає в межах даної біогеохімічної провінції відповідні ендемії - специфічні захворювання рослин, тварин і людини (див. Розд. 8.1.5).

6. Які організми є продуцентами і яка їхня роль в екосистемі?

Продуценти (від лат. Producens, родовий відмінок producentis - виробляє, створює), організми, здатні до фото- або хемосинтезу і є в харчовому ланцюгу творцями органічної речовини, т. Е. Все автотрофні організми.

Продуценти (автотрофні організми або автотрофи) - організми, здатні синтезувати органічні речовини з неорганічних. Це, в основному, зелені рослини (синтезують органічні речовини з неорганічних у процесі фотосинтезу), проте деякі види бактерій-хемотрофов здатні на чисто хімічний синтез органіки і без сонячного світла.

Продуценти є першою ланкою харчового ланцюга.

Автотрофні організми для побудови свого тіла використовують неорганічні речовини грунту, води, повітря. При цьому одні з них (фототрофи) отримують необхідну енергію від Сонця, інші (хемотрофи) - від хімічних реакцій неорганічних сполук.

Продуцентами називаються також організми, що служать джерелом отримання будь-яких речовин (наприклад, мікроорганізми - продуценти антибіотиків, рослини - продуценти ефірних масел).

продуцентів (лат. producens виробляє) входять виробники органічних речовин з неорганики. Це автотрофи: фотосинтезирующие рослини і бактерії, які використовують сонячну енергію, а також хемосинтезирующие бактерії, що використовують хімічну енергію.

Продуценти є джерелом органіки і енергії для консументів (лат. Consumо споживач). Рослиноїдних тварин називають первинними консументами, паразитів і хижаків, які споживають рослиноїдних і один одного - вторинними і третинними консументами.

7. Поясніть взаємовідносини між організмами-виробниками, організмами-споживачами і організмами-руйнівниками.

організмами-виробниками (продуцентами), організмами-споживачами (коксументамі) і організмами-руйнівниками (редуцентамі).

Живі компоненти поділяються на організми-виробники, організми-споживачі і організми-руйнівники. До першої групи належать фотосинтезирующие зелені рослини (автотрофи), які використовують сонячну енергію для створення органічних сполук з неорганічних речовин і вуглекислого газу. Для озера чи ставка характерно присутність двох типів виробників. Ними є як великі плаваючі або ростуть уздовж берега рослини, так і дрібні, часто мікроскопічні водорості, що населяють доступні світла глибини. Дуже часто саме цей так званий фітопланктон грає основну роль в забезпеченні екосистеми їжею.

Друга група організмів - споживачі (гетеротрофи) - представлена ​​різними тваринами. Їх поділяють на первинних споживачів, які живляться безпосередньо рослинами або їх залишками (зоопланктон і бентос), і вторинних, що харчуються первинними споживачами. Це хижі риби і комахи. Ті з них, які існують за рахунок собі подібних або інших вторинних споживачів, відносяться до групи третинних споживачів.

Важко переоцінити роль, яку відіграють у житті водойми представники третьої групи - руйнівники мертвих організмів і їх залишків. Вони також відносяться до гетеротрофам в силу нездатності до синтезу органічних речовин з мінеральних. Основною відмінністю цих організмів є спосіб їх харчування, при якому необхідні органічні речовини проникають в клітини тіла через клітинні стінки. Такий спосіб харчування називається сапрофітним і характерний для бактерій і грибів. Ця їх особливість і лежить в основі виборчого поглинання мертвих залишків.

8. Що таке гомеостаз (Д_6)?

Гомеостаз (грец. Ὁμοιοστάσις від ὁμοιος - однаковий, подібний і στάσις - стояння, нерухомість) - саморегуляція, здатність відкритої системи зберігати сталість свого внутрішнього стану за допомогою скоординованих реакцій, спрямованих на підтримку динамічної рівноваги.

Гомеостаз популяції - здатність популяції підтримувати певну чисельність своїх особин тривалий час.

Американський фізіолог Уолтер Кеннон (Walter B. Cannon) в 1932 році у своїй книзі «The Wisdom of the Body» ( «Мудрість тіла») запропонував цей термін як назву для «координованих фізіологічних процесів, які підтримують більшість стійких станів організму». Надалі цей термін поширився на здатність динамічно зберігати сталість свого внутрішнього стану будь-якої відкритої системи. Однак уявлення про постійність внутрішнього середовища було сформульовано ще в 1878 році французьким ученим Клодом Бернаром.

Гомеостатичні системи мають наступні властивості:

Нестабільність системи: тестує, яким чином їй краще пристосуватися.

Прагнення до рівноваги: ​​вся внутрішня, структурна і функціональна організація систем сприяє збереженню балансу.

Непередбачуваність: результуючий ефект від певного дії часто може відрізнятися від того, який очікувався.

Приклади гомеостазу у ссавців:

Регуляція кількості мінеральних речовин і води в тілі - осморегуляція. Здійснюється в нирках.

Видалення відходів процесу обміну речовин - виділення. Здійснюється екзокринними органами - нирками, легенями, потовими залозами і шлунково-кишковим трактом.

Регуляція температури тіла. Зниження температури через потовиділення, різноманітні теплорегулюючі реакції.

Регуляція рівня глюкози в крові. В основному здійснюється печінкою, інсуліном і глюкагоном, які виділяються підшлунковою залозою.

Важливо відзначити, що, хоча організм знаходиться в рівновазі, його фізіологічний стан може бути динамічним. У багатьох організмах спостерігаються ендогенні зміни в формі циркадного, ультрадіанних і інфрадіанние ритмів. Так, навіть перебуваючи в гомеостазі, температура тіла, кров'яний тиск, частота серцевих скорочень і більшість метаболічних індикаторів не завжди знаходяться на постійному рівні, але змінюються протягом часу.

Екологічний гомеостаз спостерігається в клімаксовие спільнотах з максимально можливим біорізноманіттям при сприятливих умовах середовища.

У порушених екосистемах, або субклімаксових біологічних спільнотах - як, наприклад, острів Кракатау, після сильного виверження вулкана в 1883 - стан гомеостазу попередньої лісової клімаксовие екосистеми було знищено, як і все життя на цьому острові. Кракатау за роки після виверження пройшов ланцюг екологічних змін, в яких нові види рослин і тварин змінювали один одного, що призвело до біологічної варіативності і в результаті клімаксовие спільноті. Екологічна сукцесія на Кракатау здійснилася за кілька етапів. Повна ланцюг сукцесій, яка призвела до клімаксу, називається прісеріей. У прикладі з Кракатау на цьому острові утворилося клімаксовие співтовариство з вісьмома тисячами різних видів, зареєстрованих в 1983, через сто років з того часу, як виверження знищило на ньому життя. Дані підтверджують, що положення зберігається в гомеостазі протягом деякого часу, при цьому поява нових видів дуже швидко призводить до швидкого зникнення старих.

Випадок з Кракатау і іншими порушеними або недоторканими екосистемами показує, що первісна колонізація піонерними видами здійснюється через стратегії відтворення, засновані на позитивного зворотного зв'язку, при яких види розселяються, виробляючи на світ якомога більше потомства, але при цьому практично не вкладаючись в успіх кожного окремого . У таких видах спостерігається стрімкий розвиток і настільки ж стрімке крах (наприклад, через епідемію). Коли екосистема наближається до клімаксу, такі види замінюються складнішими клімаксовие видами, які через негативний зворотний зв'язок адаптуються до специфічних умов навколишнього середовища. Ці види ретельно контролюються потенційної ємністю екосистеми і слідують іншої стратегії - твору на світло меншого потомства, в репродуктивний успіх якого в умовах мікросередовища його специфічної екологічної ніші вкладається більше енергії.

Розвиток починається з піонер-спільноти і закінчується на клімаксовие співтоваристві. Це клімаксовие співтовариство утворюється, коли флора і фауна прийшла в баланс з місцевим середовищем.

Подібні екосистеми формують гетерархіі, в яких гомеостаз на одному рівні сприяє гомеостатичним процесам на іншому комплексному рівні. Наприклад, втрата листя у зрілого тропічного дерева дає місце для нової порослі та збагачує грунт. В рівній мірі тропічне дерево зменшує доступ світла на нижчі рівні і допомагає запобігти інвазію інших видів. Але і дерева падають на землю і розвиток лісу залежить від постійної зміни дерев, кругообігу поживних речовин, здійснюваного бактеріями, комахами, грибами. Схожим чином такі ліси сприяють екологічним процесам - таким, як регуляція мікроклімату або гідрологічних циклів екосистеми, а кілька різних екосистем можуть взаємодіяти для підтримки гомеостазу річкового дренажу в рамках біологічного регіону. Варіативність біорегіонов так само грає роль в гомеостатической стабільності біологічного регіону, або биома.