Основы экологии (стр. 3 из 8)

Оценка содержания твердых частиц в атмосфере за последние 2-а десятилетия показала их рост примерно на 50%.

Предполагают, что дальнейшее увеличение содержание твердых частиц еще на 50% может привести , вследствие отражение солнечного света, к снижению средней температуры приземного слоя атмосферы на 0,5-1% С с соответствующими последствиями.

Нарушение озонового слоя

Все живое на Земле может существовать только потому, что атмосфера задерживает большую часть губительного ультрафиолетового излучения Солнца.

Один атом CL может разрушить в среднем тысячи молекул озона, а один атом Br – десятки тысяч. Следует учитывать, что атомы Cl и Brмогут оставаться в стратосфере много лет, т. е. накапливаются.

Атмосферный перенос

Оксиды серы и азота в процессе химических реакций в атмосфере (при каталитическом воздействии аэрозолей, содержащих частицы тяжелых металлов) образуют кислоты, которые выпадают на поверхность земли вместе с дождевыми осадками.

С экологических позиций загрязнение можно сформулировать еще и так – это комплекс помех в экосистемах, воздействующий на потоки энергии и информации в пищевых цепях. Эти помехи часто превышают нормы реакции, эволюционно выработанные на уровне популяций, поэтому отличие естественных помех от антропогенных в том, что первые ведут отбору, а вторые – к массовой гибели.

2. Вопросы по разделам учебника «Энергия. Экология. Будущее»

2.1 Определение понятия жизнь. Исторические предпосылки возникновения и эволюции жизни на Земле

Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел.

Академик А.А. Ляпунов считает, что управление, понимаемое в широком, кибернетическим смысле, является самым характерным свойством жизни безотносительно к ее конкретным формам. Он характеризирует жизнь как высокоустойчивое состояние вещества, использующие для выработки сохраняющих реакций информацию, кодируемую состоянием отдельных молекул. Расчленение живой материи на клетки, органы, организмы, популяции, виды и т. д.

Согласно Сванте Аррениусу, частицы живого вещества - споры или бактерии, осевшие на малых пылинках, силой светового давления переносятся с одной планеты на другую, сохраняя свою жизнеспособность. Если на какой–нибудь планете условия оказываются подходящими, попавшие туда споры прорастают и дают начало эволюции жизни на ней.

Академик А.И. Опарин считал, что возникновение жизни на Земле следует рассматривать как закономерный процесс эволюции соединений углерода. Органические вещества абиогенного происхождения присутствовали на Земле при формировании ее как планетарного тела. Абиогенное образование простейших углеродов – первая стадия в развитии органической материи. Для возникновения и развития жизни на Земле необходимы были наличие определенных химических веществ, источника энергии, отсутствие газообразного кислорода и неограниченно длительное время. (Кемп, Армс, 1988).

Следовательно, вопрос о происхождении жизни сводится к тому, как возникла столь универсальная система биохимических превращений и в каких реальных условиях были возможны появления, начальные этапы развития и исключительного разнообразия и исключительного разнообразие живой материи.

Особое внимание следует обратить на движущие силы химической эволюции, а именно – на источники энергии для химических синтезов в примитивной атмосфере Земли. Основным источником, как и теперь, было Солнце, спектральный состав, излучение которого не изменился.

Первые циклы, возможно, имели такую структуру:

Водород + СО

+Азот + вода органические соединения

Описывая исходные условия возникновения жизни, следует особо отметить, что не менее важным условием оказалось и отсутствие кислорода в первичной атмосфере нашей планеты. Только в атмосфере, лишенной этого жизненно важного компонента, возможны абиогенные образования соединений углерода и их стабильное существование или более медленное разрушение, чем их синтез.

Итак, для появления и развития жизни на Земле, как отличалось раннее, необходимы были: наличие определенных химических веществ источник энергии, отсутствие газообразного кислорода и неограниченно длительное время. Кроме того, для появления жизни на Земле нужны были такие некоторые космические и планетарные условия. Одно из таких условий – размер планеты. Масса ее не должна быть слишком большой, так как энергия атомного распада природных радиоактивных веществ могла привести к перегреву планеты. Маленькие планеты не способны удерживать около себя атмосферу, потому что сила их гравитационного поля притяжения невелика.

Второе, не менее значимое условие – движение планеты вокруг звезды по круговой или близкой к круговой, орбите, позволяющее постоянно и равномерно получать необходимое количество энергии.

Наконец, третье условие для развития материи и возникновение живых организмов – постоянная интенсивность излучения светила.

Итак, примерно 4,5 млрд. лет назад на Земле создались космические, планетарные и химические условия для развития материи в направлении возникновения жизни. На первых этапах своего формирования Земля имела высокую температуру.

Атмосфера состояла из свободного водорода и его соединений (вода, сера, и т. д.) и поэтому носила восстановительный характер. По мнению академика А. И. Опарина, это служило важной предпосылкой возникновение органических молекул не биологическим путем.

Астрономы обнаружили метан в составе атмосферы Юпитера, Сатурна и во многих туманностях Вселенной.

В 1953 г. Американский учений Л.С. Миллер экспериментально доказал возможность таких превращений: Пропуская энергетический разряд через смесь H

H OCH NH ,

Он получил набор из нескольких аминокислот и органических кислот.

Связь белковых молекул и нуклеиновых кислот, в конце концов, привела к возникновению генетического кода, то ест кой организации молекул ДНК, в которой последовательность нуклеотидов стала служить информацией для построения конкретной последовательности аминокислот в белках.

Первые живые организмы были гетеротрофами, то есть использовали в качестве энергии (пиши) готовые органические соединения, находящийся в растворенном виде в водах первичного океана.

Следующим шагом эволюции было приобретение фотосинтезирующими организмами способности использовать воду в качестве источника водорода.

Первыми фотосинтезирующими организмами, выделяющими в атмосферу кислород, были цианы бактерии. Процесс фотосинтеза протекает следующим образом. Фотон солнечного света взаимодействует с молекулой хлорофилла, в результате чего высвобождается электрон одного из ее атомов.

Во–вторых, в присутствии свободного кислорода возникла возможность появления энергетически более выгодного кислородного типа обмена веществ, то есть аэробных бактерий.

Возникновение жизни на Земле носит закономерный характер, а ее появление связано с длительным процессом химической эволюции происходившей на нашей планете.

Следовательно, клетка является единицей строение всех живых организмов вне зависимости от уровня их организации. Совершенствование взаимодействия между клетками сначала контактного, а затем опосредованного с помощью нервной и эндокринной систем, обеспечило существование многоклеточного организма как единого целого со сложным и тонким взаимодействием его частей и соответствующим реагированием на окружающую среду.

Эволюция биосферы земли закончилась образованием современных материков и океанов. На земле появились листопадные и широколиственные леса, теплокровные, живородящие млекопитающие, менее зависящие от изменяющейся окружающей среды, костные рыбы, многие виды птиц и животных в том числе обезьян.

2.2 Энергетический баланс Земли и круговороты веществ в природе. Запасы природных ресурсов, в том числе горючих ископаемых, и чистой воды

Итак, солнце – главный источник энергии для поверхности Земли.

Благодаря парниковому эффекту поверхность земли получает около 300(кДж/см

год) рациональной энергии, часть которой - 250(кДж/см год)- идет на испарение воды, а часть - 50(кДж/см год) – возвращается в атмосферу через турбулентные потоки воздуха.

Основной передатчик тепла между космосом и Землей – атмосфера – получает от Земли «свои» 250кДж (см

) за счет конденсации водяных паров, упомянутые 50 кДж (см ) – за счет турбулизации приземного слоя атмосферы и непосредственно от радиации Солнца - 250кДж (см ). Итог: приход энергии в атмосферу равен 550кДж (см ). И соответственно расход тепла через эффективное излучение – той же величине - 550кДж (см ). Вместе с результирующими 150 кДж (см ) длинноволнового излучения от земной подстилки мы получим расход в целом – 700 кДж (см ), в точности равный приходу энергии с потоком солнечной радиации.