Круговорот веществ и превращение энергии в экосистеме. Роль производителей, потребителей и разрушителей органических веществ в природе

Солнечная энергия вызывает на Земле 2 круговорота веществ:

1) большой геологический круговорот (круговорот воды и цир­куляция атмосферы). Вода испаряется с поверхности почв, водо­емов и растений и образует облака, переносимые ветром на мате­рики. Испаренная влага выпадает в виде осадков и вновь возвра­щается в океан с речными и подземными стоками. Перемещение воды сопровождается в биосфере процессами эрозии (выветрива­ния), транспорта, перераспределения, осаждения и накопления ме­ханических и химических осадков на суше и в океане;

2) малый биологический круговорот веществ (круговорот Н, О, N, P, S, Са, К, Mg, осуществляемый растениями, животными и микроорганизмами по цепям питания).

Растительные и животные организмы, находясь во взаимосвя­зи с неорганической средой, включаются в непрерывно происходя­щий в природе круговорот веществ и энергии.

Круговорот углерода. Углерод в природе находится в горных породах в виде известняка и мрамора. При горении ископаемого топлива (угля, нефти, газа) в атмосферу выделяется С0₂. Большая часть углерода находится в атмосфере в виде углекислого газа. Из воздуха углекислый газ поглощается зелеными растениями при фотосинтезе. Углерод включается в круговорот благодаря деятель­ности бактерий, разрушающих мертвые остатки растений и жи­вотных.

С02 →синтез органических веществ → разложение органических веществ, дыхание → С02

Круговорот азота. Некоторые азотфиксирующие почвенные бактерии способны усваивать атмосферный азот. Молекулярный азот атмосферы при разрядах, молний может превращаться в нит­раты и нитриты, которые усваиваются растениями. Азот исполь­зуется для построения белков растений и животных, которые по­едают растения. После отмирания растений и животных гнилост­ные бактерии разлагают белки до аммиака, который окисляется в азотную кислоту. Нитрифицирующие бактерии превращают аммиак в соли азотистой и азотной кислот, которые усваиваются растени­ями. При участии некоторых бактерий в анаэробных условиях, на­пример в болотах, в ходе реакций денитрификации происходит пре­вращение нитратов в молекулярный азот.

Круговорот фосфора. Большие запасы фосфора содержат гор­ные породы. При разрушении эти породы отдают фосфор назем­ным экосистемам, однако, часть фосфатов вовлекается в кругово­рот воды и уносится в море. Вместе с отмершими остатками фос­фаты погружаются на дно. Одна часть из них используется, а дру­гая теряется в глубинных отложениях. Таким образом, наблюдает­ся несоответствие между потреблением фосфора и его возвраще­нием в круговорот.

В результате круговорота веществ в биосфере происходит не­прерывная биогенная миграция элементов. Необходимые для жиз­ни растений и животных химические элементы переходят из сре­ды в организм. При разложении организмов эти элементы снова возвращаются в среду, откуда опять поступают в организм. В био­генной миграции элементов принимают участие различные орга­низмы, в том числе и человек.

Многообразие пресмыкающихся, их приспособленность к наземному образу жизни. Объясните, почему они утратили свое господствующее положение на Земле. Назовите вымерших пресмыкающихся, обоснуйте причины их вымирания.

В настоящее время класс Пресмыкающиеся Немночислен, включает около 6000 видов и подразделяется на 3 отряда: Крокодилы, Черепахи, Чешуйчатые.

Отряд Чешуйчатые: включает хамелеонов, ящеры (серый варан, прыткая ящерица, агама и т.д.) (кобра, удав, гадюка, уж и т.д.).

У змей шея не выражена, большая подвижность позвоночника, пояса конечностей, грудина редуцирована Глаза без подвижных век, кости черепа соединены подвижно, пищу заглатывает целиком, два ядовитых зуба постоянная смена кожи (за лето 4 — 5 раз).

У хамелеонов окраска тела может изменяться в зависимости от освещения, температуры и т.д.

Отряд Черепахи (степная, слоновая и т.д.). Их тело покрыто панцирем. Грудная клетка неподвижная. Дыхание осуществляется за счет сокращения и расслабления газовых и плечевых мышц. У морских черепах конечности видоизменены в ласты. Яйца откладывают в песок. Обитаю! в степях, пустынях, пресных водоемах, морях.

Обитают преимущественно на суше, в пустынях, живут в воде (крокодилы, черепахи), являются вторично-водными, т.к. их предки от первоначального образа жизни (наземного) перешли к водному.

Пресмыкающиеся происходят от древних палеозой­ских земноводных — стегоцефалов, пережили расцвет в мезозойскую эру. Среди них самой многочисленной группой были динозавры. Их тело было длиной до 30 м. Хищные динозавры передвигались на двух ногах, рогатые на четырех. Некоторые виды хищных ящеров перешли к жизни в воде (ихтиозавры), другие приспособились к полету (птеро­завры). Бронтозавры - очень крупные рептилии обитали в болотах, тираннозавры – крупные хищники, которые передвигались на задних конечностях.

Группа ископаемых пресмыкающихся — зверозубые ящеры, у них впервые наблюдается дифференцировка зубов на клыки и резцы, признаки теплокровности. Конеч­ности располагаются не по бокам туловища, а под ним.

Внешнее строение. Тело подразделяется на голову, шею, туловище и хвост. Кожа сухая с роговыми чешуйками,
происходит линька.,

Внутреннее строение. Скелет черепа образован большим количеством костей и сочленен с позвоночником одним мыщелком. Позвоночник состоит из 4 отделов: 1. Шейного (два первых позвонка — атлант и эпистрофей, которые обеспечивают подвижность головы); 2. Пояснично грудного (позвонки несут ребра, есть грудная клетка); 3. Крестцового; 4. Хвостового. Конечности пятипалые. Плечевые и бедренные кости располагаются горизонтально поверхности земли, вследствие чего тело провисает и волочится по земле. Мускулатура развита хорошо, появляются межреберные мышцы.

Дыхательная система. Носовые отверстия, гортань, трахея, два бронха, парные ячеистые легкие, кожное дыхание отсутствует. Пищеварительная система: рот, слюнные железы, глотка, пищевод, желудок, тонкая и толстая кишка, клоака Протоки печени и поджелудочной железы открываются в двенадцатиперстную кишку. Кровеносная система. Сердце трехкамерное. Два круга кровообращения. В желудочке неполная перегородка, которая препятствует полному смешиванию крови. Сонные артерии несут артериальную кровь, легочная артерия — венозную кровь и левая дуга аорты — «•мешанную кровь. Поэтому температура тела так же, как лягушки, зависит от температуры среды. Почки тазовые — мочеточники и мочевой пузырь открываются в клоаку. Нервная система: представлена центральной (спинной мозг и головной мозг из 5 отделов, полушария переднего мозга крупные, на их поверхности кора, хорошо развит мозжечок) и периферическая — 12 пар черепно-мозговых нервов. Основу поведения составляют безусловные рефлексы. Органы чувств: орган слуха (аналогичен таковому у земноводных), орган вкуса — язык, орган обоняния — пара мешочков, открывающихся ноздрями на голове и отверстиями в ротовую полость. Орган зрения с тремя веками. Пресмыкающиеся раздельнополы, половые железы парные, лежат в полости тела по бокам позвоночника.

Оплодотворение внутреннее. Яйца (три оболочки: водная, белковая, пергаментообразная) откладываются в теплый песок или под камни. Развитие прямое.

Регенерация проявляется, например, в восстановлении хвоста. Отбрасывание хвоста — это рефлекторный ответ на боль, он осуществляется переламыванием посередине одного из позвонков. При этом кровотечения Tier, т.к. мускулатура вокруг раны сокращается.

Дайте научное обоснование факторов, сохраняющих и разрушающих здоровье человека. Вредные и полезные привычки, их влияние на состояние здоровья. Объясните, почему в последнее время становится престижным вести здоровый образ жизни.

Роль привычек в поддержании психического здоровья. С точки зрения получаемых результатов привычки могут быть полезными и вредными. Употреблять слова-паразиты, свистеть, грызть ногти, разбрасывать вещи — все это примеры вредных привычек. Список их можно было бы без труда увеличить. Нередко человек осознает вред этих привычек, даже пытается бороться с ними, но не всегда эта борьба идет успешно, поскольку привычные действия — это действия, ставшие потребностью, и избавиться от них бывает не так легко.

К полезным привычкам следует отнести выполнения гигиени­ческих процедур, уборку помещения, подготовку рабочего места к началу работы и приведение его в порядок после ее окончания. Полезных привычек также бывает много. Если вредные привычки доставляют неприятности окружающим, вредят здоровью, ведут к неоправданной потере времени, то полезные привычки делают че­ловека аккуратным и собранным, экономят время, содействуют ук­реплению здоровья и повышению работоспособности.

Привычная работа, даже тяжелая, не приводит человека к серьезным перенапряжениям, хотя и вызывает усталость. Другое дело, когда человеку приходится сталкиваться с какими-то новыми задачами, требующими от него дополнительной мобилизации сил. Тогда возникает состояние напряжения, называемое стрессом.

Стресс и психическое здоровье. Любое переживание, психичес­кая или физическая деятельность, болезнь связаны с напряжением, вызывающим общую неспецифическую реакцию организма на трудную ситуацию. Эту реакцию канадский ученый Ганс Селье назвал стрессом (цвет. табл. XII).

«Стресс — это состояние напряжения у человека в условиях перестройки его деятельности на более высокий уровень, необходи­мый для успешного решения возникающих перед ним задач»,— писал канадский физиолог и врач в книге «Стресс без дистресса»

Стресс может быть вызван как приятным, так и печальным со­бытием, важно лишь то, что это событие создает у человека эмо­циональное или физическое напряжение. Пропажа денег и доку­ментов и сообщение, что все нашлось, могут вызвать одинаковую по силе стрессовую реакцию, хотя одна из них будет связана с от­рицательной эмоцией, а другая — с положительной.

Стресс начинается с состояния тревоги. На этой стадии про­исходит мобилизация защитных сил организма. В кровь выделя­ются адреналин, норадреналин и другие гормоны, которые усили­вают обмен веществ. В это время интенсивнее работают сердце, мышцы, органы дыхания, печень и другие системы. Затем наступа­ет вторая стадия стресса: приспособление к новому, более высоко­му уровню деятельности. В этот момент организм успешно справ­ляется с трудной ситуацией. Наконец, при сильном и длительном стрессе может наступить истощение. Силы организма оказываются недостаточными для продолжения деятельности, и задача, предло­женная человеку, оказывается для него невыполнимой. Послед­нюю ситуацию называют дистрессом. При дистрессе напряжение перерастает в перенапряжение. Оно-то и может привести к болез­ни. При этом у разных людей заболевания неодинаковы: у одного человека может быть поражена сердечно-сосудистая система, у другого может развиться язва желудка, у третьего невроз, у чет­вертого стойкая гипертония, у пятого могут заболеть почки. Ганс Селье объясняет это так: «В организме, как в цепи, рвется сла­бейшее звено, хотя все звенья одинаково находятся под нагруз­кой».

Стресс не только полезен, но и необходим для нормального развития личности. Если человек попадает в трудные условия и стремится найти выход из создавшегося положения, активно деятелен, состояния дистресса у него, как правило, не бывает. Напротив, если человек «сложил оружие», если ситуация кажется ему безвыходной и он опускает руки и пассивно ждет, что полу­чится, возникает сильный дистресс, который часто заканчивается заболеванием. Следовательно, охранять себя надо не от стресса — он необходим, а от истощения, которое может быть вызвано перенапряжением. А оно может произойти при неправильно орга­низованной учебе, когда в конце четверти или перед экзаменом приходится ночами восполнять упущенное, когда человек пыта­ется участвовать в спортивном или в любом другом состязании без достаточной подготовки, когда незакаленный человек пытает­ся дольше всех загорать на солнце или выскочит на улицу зимой без головного убора. Эти совершенно разные на первый взгляд события могут вызвать одно и то же: перенапряжение, истоще­ние, болезнь.