§50. Итоговая конференция "Взаимосвязи организмов и окружающей среды"

Сообщения. Задание №1

Вклад выдающихся учёных (М. В. Ломоносова, Ю. Либиха, А. Л. Лавуазье, В. И. Вернадского) в развитие представлений о биосфере.

Ответ:

Биосфера – населенная жизнью оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой в существенных чертах обусловлены прошлой или настоящей деятельностью живых организмов.
Всю совокупность организмов на планете В.И. Вернадский назвал живым веществом, рассматривая в качестве его основных характеристик суммарную массу, химический состав и энергию. В состав биосферы кроме живого вещества (растительного, животного и микроорганизмов) входят биогенное вещество (продукты жизнедеятельности живых организмов − каменный уголь, битумы, нефть), биокосное вещество (продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами − почвы, кора выветривания, все природные воды, свойства которых зависят от деятельности на Земле живого вещества) и, наконец, косное вещество − совокупность тех веществ в биосфере, в образовании которых, как считается, живые организмы не участвуют (горные породы магматического, неорганического происхождения, вода, космическая пыль, метеориты).
Следовательно, биосфера − это та область Земли, которая охвачена влиянием живого вещества. С современных позиций биосферу рассматривают как наиболее крупную, глобальную экосистему, поддерживающую планетарный круговорот веществ.
К настоящему времени первичная биосфера значительно изменена деятельностью человека. Качественно новый этап ее развития − биотехносфера. Состояние же биосферы, при котором преобразующая человеческая деятельность начинает играть в ней определяющую роль, В. И. Вернадский назвал ноосферой или сферой разума.
А. Л. Лавуазье открыл новую эру и в опытном исследовании жизненных процессов — физиологии. Лавуазье писал, что траты, производимые в организме процессом горения, восполняются пищеварением. Названные исследования стараются установить соотношение между количеством выделяемой организмом углекислоты и состоянием покоя или работы, в котором организм находится. Лавуазье правильно понял значение и связь трёх важных функций животного организма: дыхания, пищеварения и транспирации.
Лавуазье первый придал важное значение количественной стороне химических превращений веществ и сделал весы необходимой принадлежностью химической лаборатории. Он сам во всех своих исследованиях руководился тем принципом, что при различных химических превращениях вещество не пропадает, не творится вновь и что поэтому веса тел, участвующих в химическом превращении, до превращения и после него, остаются неизмененными.
Руководясь принципом, указанным Лавуазье, исследователи быстро пришли к выводам необычайной важности, к установлению законов, управляющих весовыми отношениями соединяющихся между собою веществ; а эти законы, в связи с законами объёмных отношений для газов, привели затем к установке понятий об атоме и частице, придающих необыкновенную простоту и ясность современной химической системе.
В книге Ю. Либиха «Органическая химия в ее применении к сельскому хозяйству и физиологии» обсуждались химические превращения в живых системах, как растительных, так и животных, с изложением теоретического подхода к сельскохозяйственной химии. Первая часть книги была посвящена питанию растений, вторая — химическим механизмам гниения и разложения. Знание Либихом, как синтеза, так и разложения веществ привело его к тому, что он стал одним из первых адептов охраны природы, пропагандируя такие идеи, как переработка сточных вод.

Задание №2

Влияние антропогенных факторов на организмы.

Ответ:

Человек как самостоятельный живой организм постоянно взаимодействует с окружающей средой, обмениваясь с ней веществом и энергией через дыхание, питание, выделение и т. д. Кроме того, его активная хозяйственная деятельность напрямую либо косвенно влияет на все живое вокруг, воздействуя непосредственно на конкретный живой организм или изменяя среду его обитания.
Прямое воздействие человека выражается в потреблении животных и растений в пищу, разведении их для различных целей, расселении организмов, а также в разрушении естественных биогеоценозов (при строительстве дорог, добыче полезных ископаемых) и создании искусственных экосистем (парков, скверов, полей).
Косвенное, то есть непреднамеренное влияние человека на природу происходит путем изменения среды обитания организмов. Строительство водохранилищ приводит к изменению режима рек, многократная распашка земель – к эрозии почв и опустыниванию, загрязнение воздуха выхлопными газами – к отравлению животных и растений, обитающих рядом с дорогами и т.д.
Воздействие человека на природу
Воздействие человека на природу носит по большей части деструктивный характер. Именно люди стали причиной исчезновения многих видов животных и растений, истребляя их целенаправленно или разрушая привычные им места обитания. Примером таких воздействий может служить полное исчезновение с лица Земли камерунского подвида чёрного носорога, ставшего жертвой браконьеров из−за своих рогов. Этот подвид объявили вымершим не так давно – в 2011 г.
Кроме того, активная хозяйственная деятельность человека угрожает уже не только отдельным уязвимым видам животных и растений, но и всему живому на нашей планете. Вырубка лесов, осушение болот, извлечение невосполнимых природных ресурсов, загрязнение окружающей среды токсичными веществами, парниковый эффект, кислотные дожди и прочие негативные антропогенные факторы нарушают экологическое равновесие, лишая живую природу механизмов саморегуляции.

Задание №3

Адаптации насекомых (или другой группы организмов) к сезонным изменениям в природе.

Ответ:

Жизнь насекомых находится в непосредственной зависимости от многих факторов — температуры, влажности, пищи, света и т.д. Будучи экологически пластичными, насекомые легко приспосабливаются к любым условиям местообитания. В нашем умеренном климате с резкими колебаниями важнейших факторов среды в течение года в процессе эволюции у насекомых выработались приспособительные реакции на смену сезонов. Благодаря им эти существа могут жить и развиваться при разных погодных условиях. А это, в свою очередь, нашло отражение в сезонных циклах, специфичных для каждого вида.
Осень
Осень — не самая благоприятная пора для жизни насекомых, с одной стороны, из−за погодных условий, с другой, — из−за отсутствия корма. Неустойчивая погода с резкими перепадами температуры — от теплых дней до заморозков, а также заливные дожди отрицательно влияют на их активность. К тому же осенью у растений прекращается рост и развитие, и они становятся непригодными для питания.
А к концу осени в состоянии зимнего покоя находится уже большинство насекомых. Но у отдельных, особенно холодостойких видов (зимняя пяденица, рыжий сосновый пилильщик, зимний комарик и некоторые другие), активная жизнь может продолжаться до глубокой осени и даже до начала зимы.
Зима
Зимой насекомые находятся в состоянии покоя, что позволяет им пережить неблагоприятный период . Их активная жизнь (рост, развитие, размножение) приходится на теплое время года и продолжается с начала весны до поздней осени — 6—7 месяцев.
Весна и лето
У многих насекомых активная жизнь приходится на весну и первую половину лета, когда растения содержат большое количество питательных веществ.

Задание №4

Комнатный аквариум как модель экосистемы.

Ответ:

Аквариум – это маленькая экосистема, которая обладает всеми признаками экосистемы. Несмотря на то, что она искусственная, то есть создана с помощью человека, на ее примере легко проследить основные биологические и экологические закономерности.
Аквариум — модель экосистемы. В аквариуме сосредоточены четыре характерных для водной экосистемы компонента: неживые, так называемые абиотические вещества (грунт, вода и т.д.) и три группы живых существ — фотосинтезаторы (водоросли и высшие водные растения), потребители (животные всех видов, от инфузорий до рыб, растительноядные и хищные), наконец, разрушители (бактерии и грибы, существующие за счет мертвых тканей растений и животных; они перерабатывают ткани).
В аквариуме происходит большинство физических, химических и
биологических процессов, свойственных природным водоемам. Чтобы круговорот веществ в экосистеме был замкнут, живые организмы в аквариуме должны быть разных «ролей»:
• «производители» – живые организмы, а именно растения. Они,
потребляя углекислый газ и минеральные вещества, образуют кислород и органические вещества.
• «потребители» – живые организмы, а именно рыбы, рачки и др. Они, потребляя кислород и питательные компоненты, образуют углекислый газ и органические вещества.
• «разрушители» – живые организмы, а именно микробы, улитки. Они,
потребляя кислород и питательные компоненты, образуют углекислый газ и органические вещества.