Vía heterotrófica de nutrición vegetal.
características generales plantas heterotróficas
Por lo tanto, la nutrición heterotrófica de células y tejidos se vuelve común, al igual que la fotosíntesis.
El método heterotrófico de nutrición es la asimilación de compuestos orgánicos de bajo peso molecular y de alto peso molecular (proteínas, grasas, carbohidratos), pero deben someterse a procesamiento: digestión. En las plantas, hay 3 tipos de digestión: intracelular: en el citoplasma, vacuolas, plástidos, cuerpos proteicos, esferosomas; membrana, realizada por enzimas membranas celulares; extracelular: las enzimas formadas en células especiales se liberan al ambiente externo y actúan fuera de las células.
Saprófitos
Los mecanismos de nutrición saprofítica de plantas y hongos son similares. En el plasmolema de las hifas de hongos, funciona la bomba de H + (bomba de hidrógeno), con la ayuda de la cual en ambiente Se liberan hidrolasas ácidas. Esto conduce a la hidrólisis de compuestos orgánicos complejos, que luego son absorbidos por el hongo. El mecanismo de absorción también está asociado con el trabajo de la bomba de H + en el plasmolema. Con la acidificación de la zona de la membrana externa, la disociación de los ácidos orgánicos disminuye y penetran en las células en forma de moléculas neutras. Este método es común en las algas (diatomeas que viven en profundidades donde no penetra la luz, se alimentan de materia orgánica del medio ambiente). Con una gran cantidad de sustancias orgánicas solubles en los cuerpos de agua, la clorocócica, la euglena y otras algas pasan a la nutrición heterotrófica.
En las angiospermas, la alimentación saprofítica es rara. Estas plantas tienen poca o ninguna clorofila y no son capaces de realizar la fotosíntesis. Usan los restos en descomposición de plantas y animales para construir sus cuerpos. Gidiophytum formicarum - un semi-arbusto, cuyo tallo forma un gran tubérculo, atravesado por numerosos pasajes en los que se posan las hormigas. La planta utiliza los productos de desecho de las hormigas como alimento. Las larvas de mosca marcadas fueron digeridas por la planta después de un mes.
La mayoría de las plantas utilizan principalmente micorrizas para aumentar la absorción de agua y sales minerales.
Rafflesia se alimenta de los jugos de las raíces de las vides tropicales. Se introduce en el cuerpo del huésped con la ayuda de haustoria, que secreta enzimas que destruyen paredes celulares... Rafflesia pasa toda su vida en el cuerpo del propietario: bajo tierra. Solo sus flores (diámetro 1,5 m, rojas con olor a carne podrida) aparecen en la superficie del suelo.
Plantas insectívoras
Actualmente, se conocen más de 400 especies de plantas insectívoras angiospermas. Atrapan pequeños insectos y otros organismos, los digieren y los utilizan como fuente adicional de alimento. La mayoría de ellas se encuentran en suelos pantanosos pobres en nitrógeno, existen formas epífitas y acuáticas, las hojas de las plantas insectívoras se transforman en trampas especiales que también cumplen la función de fotosíntesis. Según el método de captura, las plantas se dividen en dos grupos. 1) Pesca pasiva, presa a) se adhiere a las hojas, cuyas glándulas segregan un moco pegajoso que contiene polisacáridos ácidos (biblis, hoja de rosa), ob) cae en trampas especiales en forma de jarras, urnas, tubos, pintados en colores brillantes y emitiendo un dulce secreto aromático (Sarracenia, Darlingtonia).
2) Captura activa de insectos a) pegar a la presa con moco pegajoso y envolverla con una hoja o pelos (grasa, rocío de sol), b) capturar según el principio de una trampa, con el aleteo de las hojas atrapadas sobre la presa (aldrovanda, venus atrapamoscas), c) atrapando burbujas, en las que los insectos son atraídos con agua debido al vacío que mantienen (pénfigo).
Todos los dispositivos de captura tienen en común la atracción de insectos con la ayuda de mucosidades polisacáridas o secreciones aromáticas (néctar), secretadas por el propio aparato de captura o por las glándulas cercanas a la trampa. Los movimientos rápidos de los órganos atrapadores se realizan por cambios en su turgencia en respuesta a la irritación de los pelos sensibles provocada por los movimientos del insecto.
Digestión.El insecto atrapado es digerido por la secreción de numerosas glándulas. Algunos insectívoros paralizan a las presas con alcaloides contenidos en el moco secretado (la rocío del sol secreta el alcaloide conitina, que paraliza al insecto). El moco pegajoso contiene muchos polisacáridos ácidos, que consisten en xilosa, manosa, galactosa y ácido glucurónico, ácidos orgánicos y varias hidrolasas que son activas en un ambiente ácido. Las secreciones mucosas ácidas, los productos de descomposición que contienen nitrógeno y fósforo estimulan el trabajo de las glándulas que secretan ácidos (fórmico, benzoico), así como proteasas y varias otras hidrolasas. Se ha estudiado en detalle la actividad proteolítica de la secreción en el papamoscas. Las células secretoras tienen un RE y un aparato de Golgi bien desarrollados, que producen un gran número de secreto.
La absorción de los productos de la descomposición se realiza mediante las mismas glándulas conectadas al sistema conductor (después de 5 minutos). Symplast juega un papel dominante en el transporte de productos digestivos. Así, el proceso de digestión en plantas insectívoras se lleva a cabo de la misma forma que en el estómago de los animales. En ambos casos, los ácidos se secretan ( HCI - en el estómago, ácido fórmico - en plantas insectívoras). La reacción ácida del jugo digestivo en sí misma contribuye a la digestión de los alimentos de origen animal. La similitud fundamental del proceso de digestión extracelular ácida en animales y plantas fue señalada por primera vez por Darwin en su libro "Plantas insectívoras".
Ahora se sabe que la acidificación del medio ambiente en el estómago de los animales se lleva a cabo como resultado del funcionamiento de la bomba de H + en el plasmalema de las células de la mucosa gástrica.
Muchas plantas carnívoras viven en suelos pobres en minerales. Su sistema radicular está poco desarrollado, no hay micorrizas, por lo que la asimilación de elementos minerales de la presa capturada es de gran importancia para ellos. Las plantas insectívoras reciben nitrógeno, fósforo, potasio y azufre del cuerpo de la víctima. El carbono contenido en los aminoácidos y otros productos de degradación también participa en el metabolismo de las plantas insectívoras. (Incluso Darwin demostró que si las plantas de rocío del sol se alimentan con trozos de carne, luego de tres meses superan significativamente a las plantas de control en varios indicadores, especialmente en los reproductivos. Se ha establecido que las plantas de pénfigo florecen solo después de recibir alimento animal).
Como se señaló al comienzo de uno de nuestros artículos, la nutrición es proceso de producción de energía y sustancias para el metabolismo celular, incluida la reparación y el crecimiento celular. Los organismos heterótrofos, o heterótrofos, son organismos que utilizan fuentes de carbono orgánico.
Sería muy útil, si aún no lo ha hecho, leer el artículo relacionado en esta etapa.
Supervivencia de heterótrofos Depende directa o indirectamente de la actividad de los autótrofos. Los animales de peso, los hongos y la mayoría de las bacterias son heterótrofos. Casi todos obtienen su energía consumiendo alimentos; son las cuestiones relacionadas con la nutrición de los heterótrofos a las que se dedicará este capítulo. Sin embargo, hay algunas bacterias que pueden utilizar la energía de la luz para sintetizar sus propios compuestos orgánicos a partir de otras materias primas orgánicas. Estas bacterias se denominan fotoheterótrofos.
Heterótrofos consigue escribir en una amplia variedad de formas. Sin embargo, las formas de transformar el alimento en una forma conveniente para la asimilación son similares en muchos organismos y constan de los siguientes procesos:
1) digestión- división de complejos moleculares grandes y complejos que componen la escritura, a formas más simples y solubles;
2) succión- absorción de moléculas solubles obtenidas como resultado de la digestión por los tejidos corporales;
3) asimilación- el uso de moléculas absorbidas para diversos fines.
El término holozoico es aplicable principalmente a los animales salvajes, con un nicho especializado del tracto o canal de reproducción. La mayoría de los animales están desnudos.
Nutrición holozoica incluye los siguientes procesos.
1. Tragar proporciona la captura de alimentos.
2. Digestión- Se trata de la división de moléculas orgánicas grandes en más pequeñas y más fácilmente solubles en agua. La digestión se puede dividir en dos etapas. Digestión mecánica o destrucción mecánica de alimentos, por ejemplo, por los dientes. La digestión química es digestión enzimática. Las reacciones que llevan a cabo la digestión química se denominan reacciones hidrolíticas. La digestión puede ser tanto extracelular (ocurre fuera de la célula) como intracelular (ocurre dentro de la célula).
3. Succión es la transferencia de moléculas solubles resultante de la desintegración de nutrientes a través de la membrana hacia los tejidos correspondientes. Estas sustancias pueden ingresar directamente a las células o primero en el torrente sanguíneo, y solo luego se transfieren a diferentes órganos.
4. Asimilación(asimilación) es el uso de moléculas absorbidas para proporcionar energía o sustancias a todos los tejidos y órganos.
5. Destacando(excreción): la evacuación de los residuos de alimentos no digeridos del cuerpo y la excreción de productos metabólicos finales.
Los animales que comen plantas se llaman herbívoros, alimentándose de otros animales- Los carnívoros, y los que comen alimentos mixtos, es decir, tanto animales como vegetales, son omnívoros. Algunos animales (microfagos) se alimentan de las partículas más pequeñas, por ejemplo lombrices de tierra o filtrando organismos tales como moluscos bivalvos. Otros consumen alimentos en forma líquida, como pulgones, mariposas y mosquitos. Hay animales que utilizan partículas relativamente grandes como alimento, como hidra y anémonas, que capturan presas con sus tentáculos, o grandes carnívoros, como los tiburones.
Nutrición autótrofa y heterótrofa de organismos vegetales
Según la naturaleza de los alimentos utilizados en el proceso de la vida, todos los organismos vivos se dividen en autótrofos y heterótrofos. Los compuestos inorgánicos - CO 2, H 2 O, etc. - sirven como alimento principal para los organismos autótrofos (la mayoría de las plantas), que sintetizan sustancias orgánicas a partir de ellos mediante fotosíntesis o quimiosíntesis: proteínas, grasas, carbohidratos, que componen el alimento de los heterótrofos. organismos (varias plantas, todos hongos, animales y seres humanos). Además de las proteínas, las grasas y los carbohidratos, los organismos heterótrofos necesitan vitaminas, ácidos nucleicos y oligoelementos.
Los heterótrofos son organismos que no pueden sintetizar sustancias orgánicas a partir de inorgánicas. Para la síntesis de sustancias orgánicas necesarias para su actividad vital, se requieren sustancias orgánicas producidas por otros organismos. Durante la digestión, las enzimas digestivas descomponen los polímeros de sustancias orgánicas en monómeros. En las comunidades, los heterótrofos son consumidores de diversos órdenes y descomponedores.
Algunos organismos (por ejemplo, plantas carnívoras) combinan las características de autótrofos y heterótrofos. Estos organismos se denominan mixótrofos.
Con la nutrición simbiótica, un organismo se alimenta de los desechos de otro sin dañarlo. Por ejemplo, las bacterias nitrificantes que viven en las legumbres les suministran nitrógeno. El intestino de los mamíferos contiene bacterias que ayudan a descomponer los nutrientes, como E. coli. Debido a la inocuidad de esta bacteria para los humanos, se usa ampliamente en la creación de BSS.
En la alimentación saprofítica, los organismos liberan enzimas en material orgánico muerto o en descomposición. Estos incluyen hongos, una serie de bacterias e insectos. Algunos saprófitos secretan enzimas proteasas capaces de degradar proteínas, disolviendo las membranas de otras células, incluidas las que causan enfermedades. Por tanto, las proteasas se utilizan ampliamente como objetos de biotecnología en detergentes, así como en BSS para la detección de diversas proteínas sustrato específicas de ellas mediante reacciones enzimáticas.
Describir las funciones y la estructura de los pelos radiculares.
Diferentes partes de la raíz realizan diferentes funciones y se caracterizan por ciertas características morfológicas... La entrada de la solución del suelo a la raíz ocurre principalmente a través de la zona de succión, por lo tanto, cuanto mayor es la superficie de esta área de la raíz, mejor realiza su función principal de succión. En relación con esta función, parte de las células de la piel se extienden en pelos radiculares de 0,1 a 8 mm de largo. Los pelos de la raíz aparecen en forma de pequeñas papilas, crecimientos de células epiblemales. El crecimiento del cabello ocurre en su ápice. La vaina del pelo de la raíz se estira rápidamente. Después de cierto tiempo, el pelo de la raíz muere. Su vida útil no supera los 10-20 días.
Casi toda la célula del pelo radicular está ocupada por una vacuola rodeada por una fina capa de citoplasma. El núcleo está ubicado en el citoplasma cerca del vértice del cabello. Los pelos de las raíces pueden cubrir las partículas del suelo como si estuvieran creciendo junto con ellos, lo que facilita la absorción de agua y minerales del suelo. La absorción también se ve facilitada por la liberación de varios ácidos (carbónico, málico, cítrico, oxálico) por los pelos radiculares, que disuelven las partículas del suelo.
Los pelos de las raíces se forman muy rápidamente (en plántulas de manzanas jóvenes en 30-40 horas). Por 1 metro cuadrado. mm raíz en condiciones favorables Se forman hasta 300-400 pelos radiculares, que crean una enorme superficie absorbente. Un individuo de una planta de centeno de cuatro meses tiene aproximadamente 14 mil millones de pelos radiculares con un área de absorción de aproximadamente 400 m2 y una longitud total de más de 10 mil km; la superficie de todo el sistema radicular, incluidos los pelos radiculares, es de aproximadamente 640 m 2, es decir, 130 veces más que el rodaje. Los pelos de la raíz no funcionan por mucho tiempo, generalmente de 10 a 20 días. La lentitud media de la vida de un pelo en la uva es de 10 a 40 días. Los pelos de la raíz muerta en la parte inferior de la raíz se reemplazan por otros nuevos. Por lo tanto, la zona de succión más activa de las raíces se mueve constantemente hacia adentro y hacia los lados siguiendo las puntas de crecimiento de las ramas del sistema radicular. Al mismo tiempo, la superficie de succión total de las raíces aumenta todo el tiempo.
Cada cabello es una célula alargada. En relación con el crecimiento de la raíz, el movimiento y la renovación de la zona absorbente, se produce un cambio constante de pelos, lo que asegura el trabajo activo continuo del sistema radicular (Androsov, 2006).
Todos los organismos vivos que viven en la Tierra son sistemas abiertos que dependen del suministro de materia y energía del exterior. El proceso de consumir materia y energía se ha denominado nutrición.
En los 80s. Siglo XIX. El biólogo alemán Wilhelm Pfeffer dividió a todos los organismos vivos según su forma de comer. Esta división ha sobrevivido hasta el día de hoy.
Pfeffer partió del hecho de que una planta verde en la naturaleza no necesita un influjo de materia orgánica desde el exterior, pero es capaz de sintetizarla en el proceso de fotosíntesis. Las plantas, que utilizan la energía de la luz solar y absorben minerales del suelo y el agua, sintetizan materia orgánica. Estos compuestos proporcionan a las plantas el material a partir del cual forman sus tejidos y la fuente de energía que necesitan para mantener sus funciones. Para liberar la energía química almacenada, las plantas descomponen los compuestos orgánicos producidos en sus componentes inorgánicos originales: dióxido de carbono, agua, nitratos, fosfatos y otros, completando así el ciclo de nutrientes.
Solo a las plantas excepcionalmente verdes se les ha dado el arte de crear sustancias orgánicas a partir del agua y el aire, utilizando energía solar. Pfeffer los llamó autótrofos, que significa "autoalimentación, autoalimentación" (del griego "auto" - en sí mismo, "trofeo" - alimentarse, comer). Las plantas autótrofas no solo se alimentan a sí mismas, sino que también alimentan a todos los demás organismos vivos.
Dependiendo de la fuente de energía, los autótrofos se dividieron en fotoautótrofos y quimioautótrofos. Los primeros utilizan energía luminosa para la biosíntesis (plantas, cianobacterias), los segundos utilizan para la biosíntesis la energía de reacciones químicas de oxidación de compuestos inorgánicos (bacterias quimiotróficas: hidrógeno, nitrificante, bacterias azufradas, etc.).
Según el método de obtención de alimentos, los heterótrofos se dividen en fagotrofos y osmótrofos. Los fagotrofos se alimentan al tragar trozos sólidos de comida (animales), los osmótrofos absorben la materia orgánica disuelta directamente a través de las paredes celulares (hongos, la mayoría de las bacterias).
Algunos organismos vivos son capaces de una nutrición tanto autótrofa como heterótrofa. Estos organismos se denominan mixótrofos. Son capaces de sintetizar sustancias orgánicas y alimentarse de compuestos orgánicos prefabricados. Por ejemplo, plantas carnívoras, algas euglena, etc.
Ambientes de vida en el planeta Tierra.
Sin vivir y naturaleza las plantas, los animales y los seres humanos circundantes se denomina hábitat (entorno de vida, entorno externo). Según la definición de NP Naumov (1963), el medio ambiente es "todo lo que rodea a los organismos y afecta directa o indirectamente a su estado, desarrollo, supervivencia y reproducción". Los organismos reciben todo lo que necesitan para la vida de su hábitat y liberan sus productos metabólicos en él.
Los organismos pueden vivir en uno o más entornos. Por ejemplo, el hombre, la mayoría de las aves, los mamíferos, las plantas con semillas y los líquenes son habitantes únicamente del medio ambiente terrestre y aéreo; la mayoría de los peces viven únicamente en el medio acuático; Las libélulas pasan una fase en el agua y la otra en el aire.
Entorno de vida acuática
El medio acuático se caracteriza por una gran variedad de propiedades físicas y químicas favorables para la vida de los organismos. Entre ellos: transparencia, alta conductividad térmica, alta densidad (aproximadamente 800 veces más alta que la densidad del aire) y viscosidad, expansión durante la congelación, la capacidad de disolver muchos compuestos minerales y orgánicos, alta movilidad (fluidez), la ausencia de temperatura brusca. fluctuaciones (tanto diarias como estacionales), la capacidad de soportar con la misma facilidad organismos que difieren significativamente en masa.
Las propiedades desfavorables del medio acuático son: fuertes caídas de presión, aireación débil (el contenido de oxígeno en el medio acuático es al menos 20 veces menor que en la atmósfera), falta de luz (especialmente poca en las profundidades de los cuerpos de agua), falta de nitratos y fosfatos (necesarios para la síntesis de materia viva).
Distinguir entre fresco y agua de mar, que difieren tanto en composición como en cantidad de minerales disueltos. El agua de mar es rica en iones de sodio, magnesio, cloruro y sulfato, mientras que el agua dulce está dominada por iones de calcio y carbonato.
Los organismos que viven en el medio ambiente acuático de la vida forman un grupo biológico: los hidrobiontes.
En los cuerpos de agua, generalmente se distinguen dos hábitats ecológicamente especiales (biotopo): la columna de agua (pelagial) y el fondo (benthal). Los organismos que viven allí se llaman pelagos y bentos.
Entre los pelagos, se distinguen las siguientes formas de organismos: plancton: pequeños representantes que nadan pasivamente (fitoplancton y zooplancton); nekton - formas grandes que nadan activamente (peces, tortugas, cefalópodos); neuston - habitantes microscópicos y pequeños de la película de agua superficial. En cuerpos de agua dulce (lagos, estanques, ríos, pantanos, etc.), dicha zonificación ecológica no se expresa con mucha claridad. El límite inferior de vida en la zona pelágica está determinado por la profundidad de penetración de la luz solar suficiente para la fotosíntesis y rara vez alcanza una profundidad de más de 2000 m.
En el benthal, también se distinguen zonas ecológicas especiales de vida: una zona de suave descenso de la tierra (a una profundidad de 200-2200 m); una zona de pendiente pronunciada, un lecho oceánico (con una profundidad promedio de 2800-6000 m); depresiones del lecho oceánico (hasta 10.000 m); borde costero inundado de mareas (litoral). Los habitantes de la zona litoral viven en condiciones de abundante luz solar a baja presión, con frecuentes y significativas fluctuaciones de temperatura. Los habitantes de la zona del fondo oceánico, en cambio, viven en completa oscuridad, con temperaturas constantemente bajas, deficiencia de oxígeno y bajo enormes presiones que alcanzan casi mil atmósferas.
Entorno de vida tierra-aire
El entorno de la vida tierra-aire es el más complejo en términos de condiciones ecológicas y tiene una amplia variedad de hábitats. Esto dio lugar a la mayor variedad de organismos terrestres. La gran mayoría de los animales en este entorno se mueven sobre una superficie sólida: el suelo y las plantas echan raíces en él. Los organismos de este entorno de vida se denominan aerobiontes (terrabionts, del latín terra - tierra).
Un rasgo característico del medio ambiente en consideración es que los organismos que viven aquí afectan significativamente el medio ambiente de vida y de muchas maneras lo crean ellos mismos.
Las características de este entorno favorables para los organismos son: una abundancia de aire con un alto contenido de oxígeno y luz solar. Las características adversas incluyen: fluctuaciones bruscas de temperatura, humedad e iluminación (según la temporada, la hora del día y la ubicación geográfica), el déficit de humedad constante y su presencia en forma de vapor o gotas, nieve o hielo, viento, cambios de estación, terreno características del terreno, etc.
Todos los organismos del entorno de vida terrestre-aéreo se caracterizan por sistemas de consumo económico de agua, diversos mecanismos de termorregulación, alta eficiencia de los procesos oxidativos, órganos especiales para la asimilación del oxígeno atmosférico, fuertes formaciones esqueléticas que permiten que el cuerpo se mantenga en condiciones de baja densidad ambiental, varios dispositivos para proteger contra fluctuaciones repentinas de temperatura ...
El medio ambiente tierra-aire, en términos de sus características fisicoquímicas, se considera bastante severo en relación con todos los seres vivos. Pero, a pesar de esto, la vida en tierra ha alcanzado un nivel alto, tanto por la masa total de materia orgánica como por la variedad de formas de materia viva.
La tierra
El entorno del suelo ocupa una posición intermedia entre los entornos de agua y tierra-aire. Las condiciones de temperatura, el bajo contenido de oxígeno, la saturación de humedad, la presencia de una cantidad significativa de sales y materia orgánica acercan el suelo al medio acuático. Y los cambios abruptos en el régimen de temperatura, la desecación, la saturación con aire, incluido el oxígeno, acercan el suelo al entorno de vida terrestre y aéreo.
El suelo es la capa superficial suelta de la tierra, que es una mezcla de minerales obtenidos por descomposición. rocas bajo la influencia de agentes físicos y químicos, y sustancias orgánicas especiales resultantes de la descomposición de residuos vegetales y animales por agentes biológicos. En las capas superficiales del suelo, donde entra la materia orgánica muerta más fresca, viven muchos organismos destructivos: bacterias, hongos, gusanos, los artrópodos más pequeños, etc. Su actividad asegura el desarrollo del suelo desde arriba, mientras que la destrucción física y química. del lecho rocoso contribuye a la formación de suelo desde abajo.
Como entorno vivo, el suelo se distingue por una serie de características: alta densidad, falta de luz, amplitud reducida de las fluctuaciones de temperatura, falta de oxígeno, contenido relativamente alto de dióxido de carbono. Además, el suelo se caracteriza por una estructura de sustrato suelta (porosa). Las cavidades existentes están llenas de una mezcla de gases y soluciones acuosas, lo que determina una variedad extremadamente amplia de condiciones para la vida de muchos organismos. En promedio, más de 100 mil millones de células de protozoos, millones de rotíferos y tardígrados, decenas de millones de nematodos, cientos de miles de artrópodos, decenas y cientos de lombrices de tierra, moluscos y otros invertebrados, cientos de millones de bacterias, hongos microscópicos (actinomicetos) , algas y otros microorganismos. Toda la población del suelo - edafobiontes (edafobius, del griego edaphos - suelo, bios - vida) interactúa entre sí, formando una especie de complejo biocenótico, participando activamente en la creación del propio entorno de vida del suelo y asegurando su fertilidad. . Las especies que habitan el entorno del suelo de la vida también se denominan pedobiontes (del griego paidos - niño, es decir, en su desarrollo, pasando por la etapa de larvas).
En el curso de la evolución, los representantes de edafobio desarrollaron características anatómicas y morfológicas peculiares. Por ejemplo, en animales: forma rodante del cuerpo, tamaño pequeño, tegumento relativamente fuerte, respiración cutánea, reducción de los ojos, tegumento incoloro, saprofagia (la capacidad de alimentarse de los restos de otros organismos). Además, junto con la aerobicidad, la anaerobicidad (la capacidad de existir en ausencia de oxígeno libre) está ampliamente representada.
El cuerpo como entorno de vida
Como medio de vida, un organismo para sus habitantes se caracteriza por características positivas tales como: alimentos fácilmente digeribles; constancia de los regímenes de temperatura, sal y osmóticos; sin amenaza de secarse; protección de los enemigos. Los problemas para los habitantes de los organismos son creados por factores tales como: falta de oxígeno y luz; espacio de vida limitado; la necesidad de superar las reacciones defensivas del anfitrión; propagarse de un individuo del anfitrión a otros individuos. Además, este entorno siempre está limitado en el tiempo por la vida del propietario.
Por tanto, un mismo entorno puede ser muy diverso. Hay varios hábitats (biotopos) en los entornos de vida. La peculiaridad de las condiciones de un entorno de vida particular ha determinado la diversidad de organismos vivos. Además, todos los entornos de la vida experimentan constantemente cambios significativos debido a la actividad vital de los organismos.
Algunos patrones generales de acción de los factores ambientales.
1. Los factores ambientales pueden tener un impacto tanto directo como indirecto en la vida de los organismos individuales y los ecosistemas en su conjunto.
Además, un mismo factor ambiental puede actuar tanto de forma directa como indirecta. Por ejemplo, el efecto de la temperatura en las plantas se refiere con mayor frecuencia a factores directos. Sin embargo, el calentamiento simultáneo del suelo activa la actividad de los microorganismos del suelo, lo que, a su vez, crea condiciones favorables para la nutrición del suelo de las plantas.
2. Los factores ambientales generalmente actúan no uno por uno, sino como un conjunto completo (la ley de la acción combinada de los factores de Baule-Tinemann).
En este caso, la acción de cualquier factor depende del nivel de acción de otros factores. La combinación con diferentes factores incide en la manifestación del óptimo en las propiedades de los organismos y en los límites de su existencia.
3. La acción de un factor depende de la acción de otros, pero la acción de un factor nunca puede ser reemplazada completamente por la acción de otro (la ley de la irremplazabilidad de los factores fundamentales, según Williams, 1949).
Es imposible cultivar una planta verde en completa oscuridad, incluso en suelos muy fértiles. Pero bajo la compleja influencia del medio ambiente, a menudo se puede ver el efecto de sustitución (la regla de sustitución de las condiciones ecológicas), cuando cualquier condición del medio ambiente externo sólo puede ser reemplazada hasta cierto punto por otra. Por ejemplo, la luz no puede ser reemplazada por un exceso de calor o una abundancia de dióxido de carbono, pero al actuar sobre los cambios de temperatura, puede suspender la fotosíntesis de las plantas y, por lo tanto, crear el efecto de un día corto y, al alargar el período activo, puede puede crear el efecto de un largo día. Este fenómeno se usa ampliamente hoy en día en la práctica agrícola y ganadera.
4. Todos los cambios en los factores ambientales provocan adaptaciones específicas en los organismos, que se manifiestan en forma de aptitud (propiedad evolutiva) y adaptabilidad (propiedad momentánea).
Cada tipo de organismo vivo se adapta a su manera. No hay dos especies idénticas en la naturaleza (la regla de la individualidad ecológica).
5. En la compleja acción del medio ambiente, los factores en su impacto son desiguales para los organismos. Algunos pueden actuar como principales (principales), otros - antecedentes (acompañantes, secundarios).
Los factores impulsores son diferentes para diferentes organismos (incluso si viven en el mismo lugar). Como factor principal
en diferentes etapas de la vida de un organismo, puede aparecer uno u otro elemento del medio. Por ejemplo, para las plantas de principios de primavera durante el período de floración, el factor principal es la luz y, después de la floración, la humedad y la abundancia de nutrientes. Además, el factor principal puede no ser el mismo para la misma especie que vive en diferentes condiciones físicas y geográficas. Por ejemplo, la actividad de los mosquitos en las regiones cálidas está determinada por el régimen de luz, mientras que en el norte, por los cambios de temperatura.
6. Las fluctuaciones habituales, repetidas regularmente, aunque muy fuertes, en la acción del factor no resultan destructivas, mientras que las acciones accidentales, incluso a corto plazo, provocan cambios graves que llevan al organismo a la depresión e incluso a la muerte.
Por ejemplo, las heladas repentinas en medio de un período cálido (ya a una temperatura de -3 ° C) pueden provocar la muerte de arándanos rojos, que en tiempo de invierno capaz de soportar heladas de hasta 22 ° C, y en verano puede morir.
7. Los propios factores ambientales están constantemente influenciados por los organismos sobre los que influyen.
Por ejemplo, en relación con la actividad ambiental de las plantas en el bosque, siempre se observa un régimen de temperatura, luz y humedad diferente (en verano siempre es más fresco en el bosque que en un lugar abierto, no hay viento, las copas de los árboles se retrasan por las gotas de lluvia).
El concepto de gestión ambiental. Recursos naturales.
Por un lado, el uso de los recursos naturales se entiende como el uso de los recursos naturales con el fin de satisfacer las necesidades materiales y culturales de la sociedad, por otro lado, es un área de conocimiento que desarrolla los principios del uso racional. de los recursos naturales.
Según N.F. Reimers (1992), el manejo de la naturaleza incluye: protección, renovación y reproducción recursos naturales y su procesamiento; uso y protección de las condiciones naturales del medio ambiente de la vida humana; preservación, restauración y cambio racional del equilibrio ecológico de los sistemas naturales; regulación de la reproducción humana y el número de personas.
Los principales objetivos de la gestión de la naturaleza como ciencia son:
· Situación racional de industrias en la Tierra.
· Determinación de orientaciones adecuadas para el uso de los recursos naturales, en función de sus propiedades.
· Organización racional de las relaciones entre industrias en el uso conjunto de la tierra: exclusión de efectos nocivos sobre los recursos naturales; asegurar la producción para industrias en crecimiento - expandiendo la reproducción de los recursos utilizados; la complejidad del uso de los recursos naturales.
· Creación de un entorno saludable para las personas y organismos beneficiosos para ellas (prevención de su contaminación; eliminación de los componentes nocivos que existen naturalmente en él).
· Transformación racional de la naturaleza.
Distinguir entre manejo de naturaleza general y especial. El uso general de los recursos naturales no requiere un permiso especial. Lo ejercen los ciudadanos sobre la base de sus derechos naturales que existen y surgen como consecuencia del nacimiento y la existencia (por ejemplo, el uso del aire, el agua, etc.). El uso especial de los recursos naturales es realizado por personas físicas y jurídicas con el permiso de los organismos estatales autorizados. Tiene un carácter focalizado y se subdivide en usos del suelo, uso forestal, uso del subsuelo y otros por los tipos de objetos utilizados, este tipo de uso de la naturaleza está regulado por la legislación ambiental.
Dependiendo de las diversas actividades de una persona, se distingue entre uso sectorial, de recursos y territorial de los recursos naturales.
Gestión de la naturaleza sectorial: el uso de recursos naturales dentro de un sector particular de la economía.
El uso de recursos de los recursos naturales es el uso de cualquier recurso en particular.
Uso territorial de los recursos naturales: el uso de los recursos naturales dentro de un territorio.
Dependiendo de las consecuencias de la actividad económica humana, la gestión de la naturaleza puede ser racional e irracional. El uso racional de los recursos naturales asegura el uso económico de los recursos y condiciones naturales, su protección y reproducción, teniendo en cuenta los intereses presentes y futuros de la sociedad. El resultado del uso irracional de los recursos naturales es: agotamiento y contaminación del medio ambiente, violación del equilibrio ecológico de los sistemas naturales, una crisis ecológica.
Una parte integral de la gestión racional de la naturaleza es la protección de la naturaleza, entendida como un sistema de medidas para optimizar la relación entre la sociedad humana y la naturaleza.
En el proceso de interacción con la naturaleza, la sociedad humana ha desarrollado una serie de principios (reglas) encaminados a racionalizar la gestión de la naturaleza, permitiendo prevenir o mitigar las consecuencias negativas del impacto sobre la naturaleza.
Regla de previsión: el uso y protección de los recursos naturales debe realizarse con anticipación y la máxima prevención posible de las consecuencias negativas de los recursos naturales.
La regla para aumentar la intensidad del desarrollo de los recursos naturales: el uso de los recursos naturales debe llevarse a cabo sobre la base de un aumento en la intensidad del desarrollo de los recursos naturales (por ejemplo, con la reducción o eliminación de pérdidas de minerales durante su extracción, transporte, enriquecimiento y procesamiento).
La regla de los significados múltiples de los objetos y fenómenos naturales: el uso y protección de los recursos naturales debe llevarse a cabo teniendo en cuenta los intereses de los diferentes sectores de la economía.
La regla de la complejidad: el uso de los recursos naturales debe ser implementado de manera integrada, por diferentes sectores de la economía nacional.
La regla de la regionalidad: el uso y protección de los recursos naturales debe realizarse teniendo en cuenta las condiciones locales.
La regla del uso y protección indirectos: el uso o protección de un objeto de la naturaleza puede conducir a la protección indirecta de otro, o puede causarle daño.
La regla de unidad de uso y protección de la naturaleza: la protección de la naturaleza debe llevarse a cabo en el proceso de su uso. La conservación de la naturaleza no debería ser un fin en sí misma.
La regla de prioridad de la protección de la naturaleza sobre su uso: en el uso de recursos naturales, se debe respetar la prioridad de la seguridad ambiental sobre la rentabilidad económica.
Los principios desarrollados de gestión racional de la naturaleza y protección del medio ambiente están consagrados en la legislación. Entonces, en la Ley Federal del 10 de enero de 2002 No. 7-FZ "Sobre Protección Ambiental" se consagran legalmente los siguientes principios:
Prioridad de proteger la vida y la salud de las personas, asegurando condiciones ambientales favorables para la vida, el trabajo y la recreación de la población;
Combinación con base científica de los intereses ambientales y económicos de la sociedad, que brindan garantías reales de los derechos humanos a un medio ambiente natural saludable y favorable;
Uso racional de los recursos naturales, teniendo en cuenta las leyes de la naturaleza, las capacidades potenciales del medio natural, la necesidad de reproducción de los recursos naturales y la prevención de consecuencias irreversibles para el medio ambiente y la salud humana;
Cumplimiento de los requisitos de la legislación ambiental, la inevitabilidad del inicio de la responsabilidad por su violación;
Publicidad en el trabajo y estrecha comunicación con los organismos públicos y la población en la resolución de problemas ambientales;
Cooperación internacional en el campo de la protección del medio ambiente.
El objetivo final de la gestión racional de la naturaleza y la protección de la naturaleza es garantizar condiciones favorables para la vida humana, el desarrollo económico, la ciencia, la cultura, etc., para satisfacer las necesidades materiales y culturales de toda la sociedad humana.
Un catastro es una recopilación sistematizada de información (económica, ambiental, organizacional y técnica) que incluye un inventario cualitativo y cuantitativo de objetos y fenómenos, en algunos casos con una evaluación socioeconómica y recomendaciones para su uso.
Sobre la base de catastros de recursos naturales, se desarrollan medidas para restaurar y mejorar el medio ambiente, y se da una valoración monetaria del recurso natural.
No existe un catastro único de recursos naturales.
Primero, los catastros se dividen en territoriales y sectoriales. Las primeras se llevan a cabo en un área específica y cubren todos los elementos del medio ambiente en esta área. El segundo ya se está llevando a cabo en elementos separados.
En segundo lugar, los inventarios se dividen según los tipos de recursos naturales (Cuadro 1).
Tabla 1.
Breve descripción de algunos inventarios
El catastro forestal contiene información sobre el régimen legal del fondo forestal, sobre la evaluación cuantitativa y cualitativa del estado de los bosques, sobre la subdivisión grupal y categoría de los bosques según su protección, se da una evaluación económica del bosque. La información del catastro forestal se utiliza para determinar la importancia económica y ecológica de los bosques, a la hora de elegir materias primas para la extracción de madera, para realizar labores de reforestación, reemplazando bosques poco productivos por terrenos forestales altamente productivos.
El catastro cinegético y comercial (registro de animales de caza) se utiliza para el registro cuantitativo y cualitativo de los animales del fondo de caza, para establecer restricciones de caza sobre aquellas especies que muestran tendencias estables hacia la disminución de poblaciones.
Con los mismos fines, se está creando el Registro de poblaciones de peces.
Los Libros de datos rojos (Libro rojo internacional de datos, Libro rojo de datos de la Federación de Rusia, Libros de datos rojos de repúblicas, territorios y regiones) sirven como una especie de catastro de animales y plantas raras.
Las funciones del catastro también las realiza el Registro de reservas naturales y objetos (reservas, parques nacionales, monumentos naturales, etc.).
El catastro de agua contiene las características de las masas de agua y realiza las siguientes tareas: evaluación actual y a largo plazo del estado de las masas de agua para planificar el uso de los recursos hídricos, prevenir el agotamiento de las fuentes de agua, restaurar la calidad del agua al nivel estándar . Sobre la base de los materiales del catastro hídrico, se determina el uso objetivo del agua, se realiza la certificación y extracción de los cuerpos de agua más valiosos de la circulación económica, se introducen medidas restrictivas para el uso del agua con el fin de proteger las fuentes de agua.
El catastro de tierras contiene información sobre la composición cualitativa de los suelos, la distribución de la tierra por uso, propietarios (propietarios, arrendatarios, usuarios). Los datos de la valoración catastral de la tierra se tienen en cuenta al planificar el uso de la tierra, la asignación por finalidad, su provisión o retiro, al determinar los pagos por la tierra, para evaluar el grado de uso racional de la tierra.
El catastro de minerales incluye información sobre el valor de cada yacimiento mineral, condiciones mineras, económicas, ambientales para su desarrollo.
Además, existe un Registro de Contaminantes, que mantiene registros de contaminantes ambientales, emisiones, vertidos, entierros, su valoración cuantitativa y cualitativa.
La lista de indicadores catastrales obligatorios para las características de cada tipo de recurso natural es desarrollada y aprobada por el Ministerio de Recursos Naturales de Rusia junto con otras autoridades ejecutivas federales en el campo de la protección ambiental. La lista de indicadores catastrales adicionales necesarios para la administración territorial es establecida por los órganos de administración estatal de las entidades constitutivas de la Federación de Rusia, según los recursos naturales y las características económicas de un territorio en particular.
Además, en Federación Rusa Para brindar a las autoridades ejecutivas y gobiernos locales información confiable sobre el estado del potencial de los recursos naturales, se está conformando un sistema de catastros territoriales complejos de recursos y objetos naturales. Este sistema es una recopilación estatal de datos organizados sistemáticamente sobre recursos naturales y objetos naturales dentro de los límites del territorio administrativo (sujeto de la Federación de Rusia, distrito, distrito), diseñado para garantizar el proceso de toma de decisiones administrativas sobre protección ambiental, uso de recursos naturales y seguridad ambiental.
La información procedente de catastros territoriales complejos de recursos y objetos naturales se crea sobre la base de tecnologías modernas de geoinformación y telecomunicaciones y es utilizada por autoridades ejecutivas y órganos de autogobierno local, entidades legales y particulares, asociaciones públicas con el fin de:
· Desarrollo de una estrategia para el desarrollo socioeconómico sostenible de los territorios y asegurar las prioridades ambientales de este desarrollo;
· Armonización de las relaciones de recursos naturales entre áreas urbanas y rurales;
· Nivelar el nivel de desarrollo socioeconómico de las regiones dentro del territorio de una entidad constitutiva de la Federación de Rusia;
· Determinación de direcciones estratégicas para inversiones públicas y privadas en el territorio de la entidad constitutiva de la Federación de Rusia, garantizando el uso no agotador de su potencial de recursos naturales;
· Orientado a preservar el medio ambiente y los recursos naturales.
La información de los inventarios integrados está adaptada para que la utilicen los tomadores de decisiones en el campo de: asegurar las decisiones de gestión en la esfera de los recursos ambientales; llevar a cabo la zonificación funcional del territorio; organización y reorganización de la distribución de las fuerzas productivas; implementación de programas de objetivos de inversión para el desarrollo de territorios individuales; cambios en la estructura y base tributaria en las regiones; conservación de recursos, uso racional de los recursos naturales y protección del medio ambiente; garantizar la seguridad sanitaria y ambiental; delimitación de la competencia para la gestión de objetos naturales entre la Federación de Rusia, sus súbditos y las autoridades locales; privatización de objetos naturales.
Problemas ambientales del uso de recursos
Impacto antropogénico en la atmósfera y su protección.
Concepto de atmósfera
La atmósfera (del griego atmos - aire, sfera - una esfera) es una envoltura gaseosa que rodea la Tierra.
Los principales gases constituyentes de la atmósfera son el nitrógeno y el oxígeno. La composición gaseosa moderna de la atmósfera se encuentra en equilibrio dinámico, que se sustenta en la actividad conjunta de organismos autótrofos y heterótrofos y diversos fenómenos geoquímicos globales.
Los componentes incluidos en la composición de la atmósfera se pueden dividir en los siguientes grupos:
Constante (oxígeno - 21%, nitrógeno hasta 78% y gases inertes - aproximadamente 1%),
Variables (dióxido de carbono - 0.02-0.04% y vapor de agua - hasta 3%)
· Accidental - contaminantes.
Por lo general, se distinguen 5 capas en la composición de la atmósfera.
Capa 1 - Troposfera - una capa achaparrada de 8 a 18 km de altura. La altura de la troposfera varía de 8 a 10 km en latitudes polares, hasta 12 km, en latitudes templadas, de 16 a 18 km, en el ecuador. Contiene hasta el 80% del aire de la Tierra, así como la principal cantidad de impurezas atmosféricas. La troposfera tiene un movimiento rápido y desordenado de capas de aire; aquí se concentran vapor de agua, polvo natural y antropogénico. Como resultado de la condensación del vapor de agua, se forman nubes y diversas precipitaciones (en forma de lluvia, granizo y nieve) en los núcleos de polvo.
Capa 2: la estratosfera está limitada a una altura de 50 a 60 km sobre el nivel del mar. Se caracteriza por corrientes de aire débiles, una pequeña cantidad de nubes y una temperatura relativamente constante (-56 ° C). Pero dado régimen de temperatura permanece - hasta 25 km, luego la temperatura aumenta y al nivel de 46-56 km alcanza 0 ° C.En la parte superior de la estratosfera, a una altitud de 20-25 km, la concentración máxima de ozono (O3) Se observa la naturaleza por su acción nociva. El ozono es un derivado del oxígeno molecular. El ozono se genera por radiación solar y descargas eléctricas. El espesor de la capa de ozono, dependiendo de la latitud y la estación, fluctúa entre 23-52 cm. La capa de ozono es móvil. En verano hay más y se encuentra más alto, en invierno, al contrario. La mayor cantidad de ozono se encuentra en la zona de bosques tropicales, la más pequeña, en las latitudes del Ártico y la Antártida.
Capa 3: la mesosfera se encuentra por encima de la estratosfera a alturas de 50 a 80-85 km. Se caracteriza por una disminución de la temperatura promedio con la altura (de 0 ° С en el borde inferior a -90 0 ° С en el borde superior).
Capa 4: la termosfera se extiende en promedio de 80 a 300 - 800 km. En esta capa, la temperatura se eleva a 1500 ° C, lo que se asocia principalmente a la absorción de la radiación solar de onda corta.
Capa 5 - Exosfera. Esta es la capa exterior más enrarecida de la atmósfera, que se encuentra por encima de los 800 km y se extiende hasta 2000-3000 km. La exosfera se caracteriza por una temperatura constante con la altura (hasta 2000 ° C). La velocidad del movimiento del gas aquí se acerca a un valor crítico (11,2 km / s). Los átomos de hidrógeno y helio dominan en esta esfera, formando una "corona" alrededor de la Tierra.
Además, por encima de 80-90 km, la radiación solar provoca no solo reacciones químicas, sino también ionización de gases. Como resultado, se forma la ionosfera, que captura varias capas atmosféricas y alcanza una altitud de 1000 km. Esta capa protege la biosfera de los efectos nocivos de la radiación cósmica, afecta la reflexión y absorción de las ondas de radio. La aurora aparece en él.
La ATMÓSFERA realiza una serie de funciones ambientales importantes:
· Debido a la presencia de oxígeno y ozono, brinda la posibilidad de vida en la tierra (en promedio, una persona consume 12 kg de aire por día; sin una pantalla de ozono, la existencia de una persona durará solo 7 segundos);
· Regula el régimen térmico de la Tierra (sin la atmósfera, las fluctuaciones diarias estarían en el límite de 200 ◦ С);
· Forma el clima y el tiempo;
· Protege de la caída de meteoritos;
· Distribuye corrientes de luz (el aire rompe los rayos del sol en millones de pequeños rayos, los dispersa y crea una iluminación uniforme);
· Es conductor de sonidos (sin la atmósfera, reinaría el silencio);
· Afecta el régimen de los ríos y la cubierta vegetal y del suelo;
· Participa en la formación de paisajes.
El impacto antropogénico en la atmósfera se manifiesta principalmente en la contaminación del aire.
Fuentes, composición y alcance de la contaminación del aire.
La contaminación es la introducción en el medio ambiente o la aparición en él de sustancias fisicoquímicas y biológicas nuevas, generalmente inusuales, agentes que tienen efectos nocivos sobre los ecosistemas naturales y los seres humanos.
Según el estado de agregación, todos los contaminantes se dividen en sólidos (por ejemplo, metales pesados, polvo orgánico e inorgánico, hollín, sustancias resinosas), líquidos (por ejemplo, ácidos, álcalis, soluciones salinas) y gaseosos (por ejemplo, azufre). dióxido, óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono, hidrocarburos) (tabla 1.). Los contaminantes gaseosos representan aproximadamente el 90% de masa total sustancias emitidas a la atmósfera.
Tabla 1.
Emisiones atmosféricas de los principales contaminantes
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Sustancias | ||||||
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partículas sólidas | ||||||
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Global, millones de toneladas | ||||||
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En Rusia,% de las emisiones globales | ||||||
Distinguir entre contaminación atmosférica natural (natural) y artificial (antropogénica).
La contaminación natural de la atmósfera ocurre durante erupciones volcánicas, erosión de rocas, tormentas de polvo, incendios forestales (derivados de un rayo), evaporación de pantanos, eliminación de sales marinas, etc. Además, bacterias (incluidas las que causan enfermedades) están constantemente presentes en la atmósfera, esporas de hongos, polen, etc.
Las fuentes naturales de contaminación se distribuyen de manera bastante uniforme sobre la superficie del planeta y están equilibradas por el metabolismo.
La contaminación artificial aparece en la atmósfera debido a la actividad económica humana y es la más peligrosa. Estos contaminantes se pueden clasificar en varios grupos:
Biológico (residuos industriales asociados a sustancias orgánicas);
Microbiológico (vacuna, suero, antibióticos);
Químicos (elementos químicos, ácidos, álcalis, etc.);
Mecánica (polvo, hollín, aerosoles, etc.);
Físicas (calor, ruido, luz, ondas electromagnéticas, radiación radiactiva).
Fuentes de contaminación del aire
Actualmente, las fuentes más importantes de contaminación atmosférica artificial son el transporte y la industria. La "principal contribución" a la contaminación del aire en Rusia es realizada por industrias tales como: ingeniería de energía térmica (plantas de energía térmica y nuclear, salas de calderas, etc.), metalurgia ferrosa y no ferrosa, producción de petróleo y refinación de petróleo, producción de construcción materiales, etc.
Energía. Cuando se quema combustible sólido (carbón), los óxidos de azufre, los óxidos de nitrógeno, las partículas sólidas (polvo, hollín, cenizas) ingresan al aire atmosférico. El volumen de emisiones es grande. Así, una moderna central térmica con una capacidad de 2,4 millones de kW consume hasta 20 mil toneladas de carbón por día y emite 680 toneladas de óxidos de azufre, 200 toneladas de óxidos de nitrógeno y alrededor de 150 toneladas de cenizas, polvo y hollín combinados en el atmósfera.
Cuando se utiliza fuel oil (combustible líquido), se reducen las emisiones de cenizas. Y el combustible gaseoso contamina el aire atmosférico 3 veces menos que el fuel oil y 5 veces menos que el carbón. La energía nuclear (suponiendo que funcione sin problemas) es aún más respetuosa con el medio ambiente, pero la más peligrosa en relación con los accidentes y el desperdicio de combustible nuclear.
Transporte a motor. Actualmente, varios cientos de millones de vehículos están en funcionamiento en el mundo. Los gases de escape de los motores de combustión interna contienen una gran cantidad de compuestos tóxicos. Por ejemplo, mil autos con motor de carburador emiten alrededor de 3 toneladas de monóxido de carbono, 100 kg de óxidos de nitrógeno, 500 kg de compuestos de combustión incompleta de gasolina por día. En general, los gases de escape del transporte por carretera contienen más de 200 sustancias tóxicas.
En la actualidad, en las grandes ciudades de Rusia, las emisiones de los vehículos superan las emisiones de fuentes estacionarias (empresas industriales).
Metalurgia ferrosa y no ferrosa. Al fundir toneladas de acero, se emiten a la atmósfera 0,04 toneladas de partículas sólidas, 0,03 toneladas de óxido de azufre, 0,05 toneladas de monóxido de carbono, así como plomo, fósforo, manganeso, arsénico, vapor de mercurio, fenol, formaldehído, benceno y otras sustancias tóxicas ... Las emisiones de las empresas de metalurgia no ferrosa contienen: plomo, zinc, cobre, aluminio, mercurio, cadmio, molibdeno, níquel, cromo, etc.
Industria química. Las emisiones de las plantas químicas son muy diversas, muy concentradas y tóxicas. Contienen óxidos de azufre, compuestos de flúor, amoniaco, mezclas de óxidos de nitrógeno, cloruros, sulfuro de hidrógeno, polvo inorgánico, etc.
El efecto de algunos contaminantes del aire en el cuerpo humano y las plantas.
El anhídrido sulfuroso (dióxido de azufre, dióxido de azufre) irrita el tracto respiratorio y provoca broncoespasmo. Debido a la formación de ácido sulfúrico y sulfuroso, el metabolismo de carbohidratos y proteínas, se interrumpen los procesos oxidativos en el cerebro, hígado, bazo y músculos, disminuye el contenido de vitaminas B y C, etc.
El sulfuro de hidrógeno es un gas venenoso incoloro que irrita el tracto respiratorio y los ojos. La intoxicación crónica con este gas provoca dolores de cabeza, bronquitis, indigestión, anemia y trastornos vasculares.
Óxidos de nitrógeno: dañan el tejido pulmonar, se forman nitratos y nitritos en la sangre, lo que causa trastornos vasculares e hipotensión, y también conduce a la deficiencia de oxígeno.
Amoníaco: causa lagrimeo profuso y dolor en los ojos, asfixia, ataques de tos severos, trastornos respiratorios y circulatorios.
Nitrógeno - alto presión atmosférica el nitrógeno tiene un efecto narcótico en el cuerpo, que se manifiesta en forma de mareos, pérdida de memoria; a presión atmosférica normal, un mayor contenido de nitrógeno provoca el fenómeno de la deficiencia de oxígeno, cuyos primeros signos aparecen cuando el nitrógeno en el aire aumenta al 83% (el 93% del nitrógeno en el aire conduce a la muerte).
Dióxido de carbono: por su acción fisiológica, es el agente causante del centro respiratorio; en altas concentraciones, tiene un efecto narcótico y también irrita la piel y las membranas mucosas; a altas concentraciones de 10-15% de dióxido de carbono causa la muerte por asfixia (la muerte puede ser instantánea con una alta concentración de dióxido de carbono, que se encuentra en pozos abandonados, minas, sótanos).
Monóxido de carbono: se combina con la hemoglobina entre 200 y 300 veces más rápido que el oxígeno; provoca asfixia, la muerte se produce en formas graves.
Cloruro de vinilo: tiene una propiedad cancerígena de acción lenta; liberado cuando el polietileno y el plástico se calientan y se queman.
Polvo de amianto: contribuye a la aparición de cáncer.
El plomo es un veneno de acción lenta que ingresa al cuerpo humano, destruye las células nerviosas y causa parálisis.
El mercurio es una sustancia venenosa que daña el hígado y los riñones.
Las sustancias tóxicas entran en las plantas de diversas formas. Se ha establecido que las emisiones de sustancias nocivas actúan tanto directamente sobre las partes verdes de las plantas, pasando a través de los estomas hacia los tejidos, destruyendo la clorofila y la estructura celular, como a través del suelo hasta el sistema radicular. Los contaminantes gaseosos (monóxido de carbono, etileno, etc.) dañan las hojas y los brotes. Como consecuencia de la exposición a contaminantes altamente tóxicos (dióxido de azufre, cloro, mercurio, amoniaco, etc.), se produce una ralentización del crecimiento de las plantas, formación de necrosis en las hojas, fallo de los órganos de asimilación, etc. (tab. 2).
Tabla 2.
Toxicidad de los contaminantes del aire para las plantas.
(Bondarenko, 1985)
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Sustancias nocivas |
Característica |
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Dióxido de azufre |
El principal contaminante, un veneno para los órganos de asimilación de las plantas, actúa a una distancia de hasta 30 km. |
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Fluoruro de hidrógeno y tetrafluoruro de silicio |
Son tóxicos incluso en pequeñas cantidades, tienden a formar aerosoles y actúan a una distancia de hasta 5 km. |
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Cloro, cloruro de hidrógeno |
Daños principalmente a corta distancia. |
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Compuestos de plomo, hidrocarburos, monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno |
Infectan la vegetación en áreas con una alta concentración de industria y transporte. |
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Serehidrógeno |
Veneno celular y enzimático. |
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Dañar las plantas a quemarropa. |
Contaminantes atmosféricos específicos
Aerosoles. Se trata de partículas sólidas o líquidas en suspensión (una parte importante de ellas está formada por la interacción de partículas líquidas y sólidas entre sí o con vapor de agua). En la atmósfera, la contaminación por aerosoles se percibe como humo, niebla, neblina o neblina. Los aerosoles pueden contener hierro, zinc, plomo, hidrocarburos aromáticos, sales ácidas y varias otras sustancias. Las principales fuentes de contaminación por aerosoles en Omsk son las plantas de energía térmica, las plantas de cemento, una planta de negro de humo, las refinerías de petróleo y las empresas petroquímicas.
Ruido. El ruido aumentado y prolongado aumenta la presión arterial, provoca un aumento de las enfermedades cardiovasculares, reduce la eficiencia y conduce al insomnio. La tasa máxima permitida es de 30 a 60 decibeles. A modo de comparación, el susurro del follaje es de 10 decibeles, el rugido de un avión es de 120 decibeles y el umbral de dolor es de 130 decibeles.
Más de 300 mil residentes de Omsk viven en la zona de incomodidad por ruido.
En la Edad Media, hubo una "ejecución de campana", que pertenecía a la categoría de cruel y doloroso. Al mismo tiempo, el criminal estaba sentado debajo de una campana, que se tocaba constantemente. El trueno de cobre estaba matando lenta pero seguramente al condenado.
Contaminación nuclear. Las sustancias radiactivas son los contaminantes más peligrosos y entran a la atmósfera como resultado de ensayos nucleares, accidentes en centrales nucleares, uso de material de construcción radiactivo, etc. Al entrar en un organismo vivo, las sustancias consideradas provocan profundos procesos irreversibles, en particular a nivel genético. nivel (ocurren varias mutaciones).
El fondo de radiación en Omsk en áreas abiertas está en promedio en el rango de 10-12 microroentgenos por hora. En interior hasta 30 microroentgenos por hora, que corresponde a la concentración máxima permitida en Rusia. Sin embargo, en 1990-1992, durante el monitoreo en Omsk, se encontraron más de 200 áreas anómalas, en las que el fondo de radiación excedió la norma permisible en 1000 veces. Las causas de la contaminación por radiación en el territorio de Omsk son fuentes perdidas de radiación gamma (dispositivos), piedra triturada de granito importada para la construcción de Kazajstán que contiene material de mineral de uranio, depósitos con fertilizantes minerales, que contienen radionúclidos. Actualmente, las empresas e instalaciones que explotan sustancias radiactivas y productos basados en ellas están registradas.
La contaminación electromagnética es la contaminación de la atmósfera con radiación electromagnética. Las fuentes más peligrosas de radiación electromagnética pueden ser antenas para instalaciones de ubicación, líneas eléctricas de alto voltaje, pantallas de computadoras y televisores y otros electrodomésticos. La radiación de alta frecuencia puede alterar los procesos bioquímicos en las células.
En términos de escala, la contaminación del aire puede ser local - un aumento en el contenido de contaminantes en áreas pequeñas (ciudad, distrito, etc.), regional - contaminación del aire de grandes áreas (regiones, regiones, etc.), global - cambios que afectan toda la atmósfera de la Tierra (tab. 3).
Tabla 3.
Alcance de la contaminación del aire Efectos ambientales de la contaminación del aire
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Un período de tiempo |
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Global |
Todas las capas de la atmósfera. |
Décadas |
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Continental |
Estratosfera | |
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Regional |
Troposfera | |
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Local |
Troposfera inferior (hasta 1500 m) | |
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El entorno inmediato de la fuente (local) |
Altura de la chimenea |
el efecto invernadero
En 1827, el científico francés J. Fourier sugirió que la atmósfera, que contiene gases de efecto invernadero (especialmente dióxido de carbono) y vapor de agua, no permite que parte de la radiación térmica de onda larga reflejada desde la superficie de la tierra escape al espacio.
La temperatura promedio de la Tierra es actualmente de + 15 ° С. A una temperatura dada, la superficie de la Tierra y la atmósfera están en equilibrio térmico (la superficie del planeta regresa a la atmósfera en promedio una cantidad equivalente de energía recibida). Pero en las últimas décadas, las actividades antropogénicas han introducido un desequilibrio en la proporción de energía absorbida y liberada.
Los gases de efecto invernadero - dióxido de carbono (crea el 50% del efecto invernadero), metano (crea el 18% del efecto invernadero), óxidos de nitrógeno, freones, ozono - ingresan a la atmósfera como resultado de las actividades de producción humana en concentraciones significativas. Todos estos gases, por un lado, dejan que los rayos del sol entren en la tierra y, por otro lado, impiden el retorno del calor antropogénico de la superficie terrestre al espacio, creando así un efecto invernadero (invernadero). Aquellos. Efecto invernadero: calentamiento de las capas inferiores de la atmósfera, debido a la capacidad de la atmósfera para transmitir radiación solar de onda corta, pero retrasa la radiación térmica de onda larga de la superficie terrestre.
Durante los últimos 200 años, el contenido de monóxido de carbono en la atmósfera ha aumentado en un 25%. Esto se debe a la quema intensiva de petróleo, gas, carbón, etc., y a la disminución anual de la superficie de bosques, que son los principales sumideros de dióxido de carbono.
El efecto invernadero provoca el calentamiento climático. Según la Organización Meteorológica Mundial (OMM), en 2001, la temperatura media en el mundo aumentó en 0,42 ° C en comparación con 1961-1990. Se ha estado calentando durante 23 años seguidos. El siglo XX se ha convertido en el siglo más cálido.
El calentamiento climático está provocando el derretimiento de los glaciares y el aumento de los niveles de los océanos. Durante los últimos 100 años, el espesor del hielo que se derrite en el Ártico ha disminuido en 1 metro, y la frontera del permafrost se retira hacia el norte en 10 kilómetros al año. Un aumento en el nivel del océano mundial incluso en 1 metro conducirá a la inundación de más del 20 por ciento de la tierra costera. Además, habrá un aumento de los procesos de abrasión, un deterioro en el suministro de agua de las ciudades costeras, etc. Los cambios en las condiciones ambientales, especialmente en los ecosistemas de la tundra y la taiga, conducirán al anegamiento de los suelos, al deterioro del estado de los bosques, en la zona de permafrost, aumentará el deshielo estacional de los suelos (lo que representará una amenaza para las carreteras, los edificios , comunicaciones).
Además de lo anterior, el efecto invernadero también puede tener consecuencias positivas: un aumento de la humedad del clima y un aumento de la intensidad de la fotosíntesis. El primero ocurre debido a un aumento de la temperatura y un aumento en la intensidad de la evaporación de la superficie del Océano Mundial, que es especialmente importante para las zonas áridas (secas). El segundo ocurre al aumentar la concentración de dióxido de carbono y contribuye a un aumento de la productividad de la planta.
Destrucción de la pantalla de ozono (agujeros de ozono)
El escudo de ozono (ozonosfera) protege a la Tierra de la radiación ultravioleta. Los rayos ultravioleta en grandes dosis son dañinos para los organismos vivos.
El agotamiento de esta capa se viene observando desde la segunda mitad del siglo pasado y está provocado por la acción de sustancias que agotan la capa de ozono que ingresan a la atmósfera. Estos incluyen: cloro, óxidos de nitrógeno, metano, compuestos de aluminio y, sobre todo, clorofluorocarbonos en forma de freones. Estos últimos se utilizan ampliamente en la producción y la vida cotidiana como refrigerantes (en refrigeradores, acondicionadores de aire, bombas de calor), agentes espumantes y pulverizadores (envases de aerosol).
Los freones son gases no conocidos en la naturaleza, pero sintetizados en los años 30 del siglo pasado y muy utilizados desde los años 50. Una vez en la atmósfera, estos gases son transportados por corrientes de aire a una altitud de 15-25 km, donde se exponen a los rayos ultravioleta y se descomponen con la formación de cloro atómico. Este último reacciona con el ozono y lo convierte en oxígeno ordinario. Los átomos de cloro liberados reaccionan de nuevo con el ozono, destruyendo cada vez más la capa de ozono.
Según las observaciones espaciales del satélite Metior-3 (1993) sobre la región de Omsk, el espesor de la capa de ozono ha disminuido en un 5%, en comparación con el período de investigación de 20 años.
La capa de ozono sobre la Antártida, según la Oficina Meteorológica de Japón, ha disminuido entre un 45 y un 75%.
Actualmente, se observa la formación de "agujeros de ozono" en Europa, el continente asiático, en el sur de América del Sur.
Lluvia ácida
Muchas sustancias gaseosas que ingresan al aire atmosférico interactúan con la humedad para formar ácidos. La mayor fuente de ácidos es el dióxido de azufre, que se forma durante la operación de centrales eléctricas que utilizan combustibles fósiles, así como en empresas metalúrgicas. Lluvia ácida: lluvia o nieve acidificada a pH<5,6 из-за растворения в атмосферной влаге антропогенных выбросов (оксиды серы, оксиды азота, хлорводород, сероводород и т.д.). Реакции с участием указанных соединений, происходят только через несколько суток. Благодаря чему кислотные облака могут быть унесены на значительные расстояния от источника выбросов.
Las lluvias ácidas provocan graves consecuencias, incluida la muerte de animales y plantas, la destrucción de la cubierta del suelo y la acidificación de los reservorios de agua dulce. Además, los edificios se destruyen, los productos metálicos están sujetos a corrosión. Las consecuencias negativas de la lluvia ácida se registraron en Canadá, Estados Unidos, Europa, Rusia, Ucrania, Bielorrusia y otros países.
El smog (niebla) es una mezcla multicomponente de gases y partículas de aerosol.
Hay dos tipos de smog: Londres (invierno) y Los Ángeles (verano). La aparición de smog se debe a la alta concentración de óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y otros contaminantes en la atmósfera, la intensa radiación solar y la calma (o intercambio de aire muy débil). Tales condiciones en la ciudad a menudo se crean en verano y con menos frecuencia en invierno. En términos de su efecto fisiológico en el cuerpo humano, el smog es extremadamente peligroso para los sistemas respiratorio y circulatorio. También es posible la muerte de animales domésticos, daños a las plantas y una serie de otras consecuencias negativas.
En 1952, más de 4.000 personas murieron a causa del smog en Londres en dos semanas. En Omsk, se observó smog en el verano de 1991, cuando el clima era muy caluroso y tranquilo.
Cabe señalar también que los ecosistemas urbanos contribuyen a la contaminación del aire y un aumento de la temperatura del aire, una disminución de la radiación solar, un aumento de la humedad y las precipitaciones.
Protección de la atmósfera
Las medidas destinadas a mantener la frecuencia del aire y combatir la contaminación atmosférica se componen de un conjunto de medidas.
1. Medidas de planificación:
· Remoción de instalaciones industriales fuera del área residencial a una distancia de 2-3 km de áreas residenciales;
· Correcta ubicación de las empresas industriales en el área de construcción, teniendo en cuenta la dirección de los vientos dominantes en el área;
· Uso de espacios verdes.
2. Medidas técnicas:
· Uso correcto de los equipos tecnológicos involucrados en el proceso productivo;
· El uso de tecnologías de bajo y sin desperdicio que excluyen la entrada de contaminantes a la atmósfera;
· Limpieza preliminar de combustible o sustitución por tipos más respetuosos con el medio ambiente y trasvase de diversas unidades a la electricidad, etc.
Además, una tarea urgente de nuestro tiempo es reducir la contaminación del aire con los gases de escape de los automóviles. Actualmente se están desarrollando motores eléctricos, así como motores propulsados por alcohol, hidrógeno, etc.
3. Medidas sanitarias e higiénicas:
· Túneles para automóviles y pasos inferiores para peatones;
· Construcción de intercambiadores de transporte racionales (prevención de embotellamientos);
· Organización de un servicio de monitoreo, que debe monitorear el estado del aire atmosférico.
4. Medidas legislativas:
· Consolidación legislativa de medidas legales que prevén, en caso de infracción, medidas administrativas, disciplinarias, penales y materiales de responsabilidad.
En Omsk, se ha desarrollado un programa para mejorar la situación ambiental, en el que, en particular, se prevé transferir plantas de calor y energía (CHP, salas de calderas), incluido el transporte, a combustibles más respetuosos con el medio ambiente: gas natural, electricidad. Como parte de la solución del problema de reducción de los efectos nocivos de los vehículos, el servicio medioambiental y la Inspección Estatal de Seguridad Vial (GIBDD) celebran meses anuales para controlar la toxicidad de los coches. De conformidad con la ley de la Federación de Rusia "Sobre la protección del medio ambiente", en el territorio de la región de Omsk, se han introducido tasas reglamentarias para las emisiones de contaminantes al aire atmosférico de fuentes estacionarias.
Las bacterias, también llamadas heterótrofos, son microorganismos que utilizan compuestos químicos que contienen carbono como fuente de energía. Así es como se diferencian de los organismos autótrofos, porque los heterótrofos no pueden existir sin una fuente externa de nutrición.
Los microorganismos heterótrofos no pueden sintetizar compuestos orgánicos dentro de sí mismos mediante fotosíntesis o quimiosíntesis. En el primer caso, los compuestos orgánicos se sintetizan en presencia de luz solar. Los quimiosintéticos, por otro lado, forman compuestos nutritivos procesando ciertas sustancias orgánicas.
Todas las bacterias, ya sean heterótrofas o autótrofas, se alimentan invariablemente de ciertas fuentes. El límite entre tales formas de vida es condicional, ya que la ciencia conoce ejemplos de organismos que tienen una forma transicional de nutrición. Se llaman mixotróficos.
Los heterótrofos y autótrofos están estrechamente relacionados. Después de todo, la supervivencia de estos microorganismos está directamente relacionada con la presencia de criaturas autótrofas. Los quimiótrofos también entran en esta categoría. Resulta que estas microcriaturas voraces consumen lo que los autótrofos les han producido.
Todos los heterótrofos se dividen en estos tipos.
Algunas especies de bacterias heterótrofas tienen una dieta similar a la de los quimiosintéticos. Entonces, oxidan compuestos orgánicos sin asimilar el ácido. Esta comida es intermedia. Sin embargo, las características de estos tipos de organismos de transición, que se alimentan de la misma manera que los quimiotrofos, encuentran su aplicación en varios tipos de actividad económica humana.
Los heterótrofos reciclan compuestos orgánicos prefabricados, extrayendo carbono de ellos y oxidándolo. Gracias a estas microcriaturas, hasta el 90 por ciento del dióxido de carbono ingresa a la atmósfera gracias a los heterótrofos.
Los heterótrofos y quimiótrofos contribuyen a la formación de suelo fértil. Un gramo de suelo contiene una cantidad tan colosal de microbios, lo que hace posible hablar de él como un sistema vivo.
Tenga en cuenta también que los heterótrofos saprofitos facilitan el procesamiento de material orgánico. Si no fuera por estas bacterias, el planeta estaría cubierto por una gruesa capa de hojas caídas, ramas y animales muertos. En pocas palabras, los saprófitos "comen" desechos orgánicos.
Gracias a la actividad que realizan los heterótrofos o autótrofos, se produce la autopurificación de los cuerpos de agua. Todo escolar sabe lo que es la autolimpieza: sin este proceso, muy pronto toda el agua del planeta se volvería completamente inutilizable e inútil para la vida.
El procesamiento de sustancias orgánicas es imposible sin saprófitos. Los saprófitos ayudan a mantener una cantidad constante de biomasa.
Los anaerobios viven en lugares donde no hay oxígeno. Para ellos, este elemento, por extraño que parezca, es tóxico. Por tanto, reciben energía de por vida a través de la denominada fosforilación. Este proceso se lleva a cabo mediante la descomposición de aminoácidos y proteínas.
La fermentación descompone la glucosa y otras sustancias similares a la glucosa. Los procesos que conocemos (fermentación con ácido láctico, alcohólico y metano) son anaeróbicos.
Las formas de vida aeróbicas del tipo heterótrofo viven solo de oxígeno. Todas estas bacterias tienen una cadena respiratoria bastante diversa. Les ayuda a adaptarse a diferentes concentraciones de oxígeno en el aire.
Los heterótrofos obtienen energía oxidando el ATP (trifosfato de adenosina, el compuesto proteico más importante), para lo cual necesitan oxígeno. Sin embargo, una gran cantidad de oxígeno no significa que puedan existir microorganismos en tal atmósfera. Se ha demostrado experimentalmente que si la cantidad de O2 libre en la atmósfera alcanza la mitad del volumen total, el desarrollo de casi todas las bacterias conocidas se detendrá. Y en la atmósfera de oxígeno 100% puro, no se puede desarrollar ni un solo organismo protozoario, ni siquiera procariotas.
