Контрольні запитання

1. Назвіть основні екологічні зміни ґрунтів під впливом людської діяльності.

2. Які ви знаєте антропогенні забруднювачі ґрунтів?

3. Що таке пестициди і яка їх екологічна роль?

4. Які з важких металів, що накопичуються в ґрунтах, найбільш небезпечні?

5. Що таке сумарний показник забруднення ґрунтів важкими металами? Як його розраховують?

5.6 Основні забрудники ґрунтів

(самостійне вивчення)

Мета: - розвинути у студента навики самостійної роботи з літературою, вміння вибирати головне, узагальнити і систематизувати знання;

• проаналізувати, як нафтопродукти попадають до ґрунтів, які джерела виникнення радіоактивних ізотопів у ґрунтів.

Завдання: прочитати текст в підручнику Г.О. Білявський, Л.І. Бутченко «Основи екології: теорія та практикум» стр. 125-127. Скласти конспект згідно питань приведених нижче. Відповісти на питання для самоконтролю.

Нафта при високих концентраціях ізолює поживні речовини від коренів рослин; робить ґрунтову масу гідрофобною; при запустінні утворює асфальтоподібну масу на поверхні ґрунту. Радіаційний фон земної поверхні залежить від радіоактивності гірських порід, які виходять на поверхню. Як нафтопродукти потрапляють в ґрунт? Що є джерелами радіоактивних ізотопів у ґрунтах? Від чого залежить ступінь акумуляції радіонуклідів? Відповідайте на ці питання за наступним планом:

1 Шляхи потрапляння нафти та нафтопродуктів в ґрунт.

2 Вплив нафтопродуктів на процеси у ґрунті та залежність цього впливу від екологічних чинників.

3 Наслідки перебування нафтопродуктів у ґрунті.

4 Джерела радіоактивних ізотопів у ґрунтів.

5 Шляхи зменшення поглинання радіонуклідів рослинами.

Склавши конспект, закрийте зошит та відповідайте на запитання.

Запитання для самоконтролю

1 Як нафтопродукти потрапляють в ґрунт?

2 Як вони впливають на хімічні, біологічні, фізичні процеси в ґрунті?

3 Як впливає нафта у великих концентраціях на стан ґрунтів?

4 Як використовують нафтопродукти деякі бактерії та гриби?

5 Що є джерелами радіоактивних ізотопів у ґрунтах?

6 Що характеризує коефіцієнт акумуляції і від чого залежить його значення?

7 Як можна запобігти поглинанню радіонуклідів рослинами? Наведіть приклади.

Модуль 6 екологічні дослідження живої речовини

6.1 Загальні відомості. Фотосинтез

(лекція)

Мета: надати студентам загальні відомості про живу речовину та її особливості, класифікацію живої речовини та значення фотосинтезу для аеробних організмів.

План

1. Відомості про живу речовину

2. Класифікація живої речовини

3. Особливості відбору проб рослин

4. Процес фотосинтезу

Поняття „живої речовини” як сукупності всіх рослин, тварин, грибів і мікроорганізмів, що населяють Землю, ввів В. Вернадський.

Живий світ планети налічує близько 0,5 млн видів рослин і понад 1,5 млн видів тварин. Біомаса живих організмів становить лише 0,0001% від маси біосфери. Якби зрівняти поверхню планети і рівномірно розподілити всю живу речовину на ній, товщина цього живого покриву становило б усього 2 см. Але різноманіття видів і їх біомаса дуже нерівномірно розподілені: найбагатші тропічні вічнозелені ліси – гілеї (біомаса рослин становить 765 млрд т, тварин – 330 млн т; у них понад 8000 видів рослин і 4/5 видів тварин); найбідніша тундра, де росте всього до 500 видів рослин; у тайзі біомаса рослин – 240 млрд т, тварин – 37 млн т.

У середньому біомаса на Землі становить 2,243•10¹²т, з якої 97% припадає на біомасу зелених рослин суші і 3% - на тварин і мікроорганізми.

Основна кількість живої речовини зосереджена на межі літосфери й атмосфери та у верхній частині гідросфери.

Живі організми відрізняються від неживої матерії

• здатністю акумулювати енергію Сонця (фототрофи) та енергію хімічних перетворень (хемотрофи) – безпосередньо, чи використовуючи хімічну енергію спожитої їжі; одержана енергія витрачається на створення впорядкованої структури тіл, збільшення біомаси розмноження, виконання роботи;

• можливістю створення собі подібних, але не просте самокопіювання, а процес, що супроводжується певною мінливістю ознак, що збільшує їх адаптаційні можливості і здатність змінюватися в часі;

• протікання хімічних реакцій з високою швидкістю за звичних умов завдяки біологічним каталізаторам – ферментам.

Все розмаїття живого світу поділяють на два надцарства, прокаріоти (доядерні організми) та еукаріоти (ядерні організми), які, своєї чергою, поділяються на царства, а останні – на підцарства (рисунок 6.1).

Жива речовина є не лише біотичним компонентом біосфери, а й її творцем завдяки кільком хімічним функціям, які вона виконує: газовій, концентраційній, окисно-відновній, біохімічній.

- Надцарства

- Царства

-Підцарства

Рисунок 6.1. Класифікація живої речовини

Рослини

При вивченні складу рослин слід відбирати середню пробу, яка відповідала б хімічному складу рослин, що зростають на певній території. Слід пам’ятати, що різні частини рослин по-різному накопичують хімічні елементи. Їх склад формують тип та вологість ґрунту, кліматичні умови, рельєф тощо.

Пробу рослин (цілі чи окремі частини) відбирають у першій половині дня за сухої погоди, з різних місць певної території. На ранніх стадіях розвитку (2-3листки) в пробі має бути не менш 10 рослин з одним 1га, для гречки, гороху, зернових – 25...30; у високорослих рослин беруть нижні, добре розвинуті листки, не менш, ніж у 50 рослин. Проба має бути репрезентативною, тобто забезпечувати відповідність її хімічного складу хімічному складові аналізованого матеріалу.

Методи відбору репрезентативності проби залежить від характеру матеріалу. Зокрема, середня проба біологічного матеріалу є репрезентативною, якщо відбираються такі кількості рослинного матеріалу:

• кори і коренів - 600-650 г;

• трави цілої - 400-600 г;

• квітів - 300 г;

• листя і трави подрібнених - 200 г;

• кори і коренів подрібнених - 150-200 г.

Головною умовою вірогідності результатів є швидка підготовка проб до аналізу. Якщо неможливо в цей самий день провести аналіз, рослини зберігають у холодильнику.

Перед хімічним аналізом проводять біологічний облік відібраних проб: висота рослин, кількість пагонів на одній рослині, фази розвитку, суха і сира маса в перерахунку на кількість рослин у цій масі. Аналізувати можна і консервовані сухі зразки (витримування проб упродовж 30-40 хв у термостаті за температури 80-100⁰ С з подальшим досушуванням на повітрі в затінку), з яких пізніше готують витяжки. Подрібнені зразки зберігають у склянках із притертими пробками або поліетиленових пакетах. Перед проведенням аналізу визначають вологість проби для перерахунку на абсолютну суху масу, часто проби озолюють „сухим” чи „мокрим” методом.

Інтенсивність фотосинтезу у рослин (за вмістом карбону)

Сам термін «фотосинтез» з’явився через 100 років після відкриття процесу. А в 1960 р. був синтезований хлорофіл – барвник, завдяки якому в зеленому листку відбувається цей грандіозний процес – утворення органічних речовин з СО₂ та води за участю сонячної енергії. Формула хлорофілу С₅₅Н₇₂О₅N₄Mg.

Швидкість утворення біомаси рослинами на одиницю площі характеризує первинну продукцію, яку відображають в одиницях енергії (Е/ST, Дж/м²•добу) чи маси (m/ST, кг/га•рік), де Е та m – біомаса, асимільована органічна речовина (в одиницях енергії чи маси), S – площа, Т – час.

Кожна фітосистема намагається оптимізувати процес фотосинтезу, збільшуючи площу поверхні, яка освітлюється (соняшник повертає стебло, латук компасний змінює кут нахилу листкової пластини до сонячних предметів).

Щороку в процесі фотосинтезу зелені рослини утворюють 100 млрд т органічних речовин, в яких у вигляді хімічної енергії може бути близько 1,884*10¹⁸ кДж сонячної енергії.

Р. Уіттекер (1975) класифікував екосистеми залежно від кількості створеної біопродукції:

• найвищої продуктивності (2000-3000 г/м²*рік);

• високої продуктивності (1000-2000 г/м²*рік);

• помірної інтенсивності (250-1000 г/м²*рік)

• низько продуктивні (менше 250 г/м²* рік) – пустелі і напівпустелі.

У зеленому тропічному лісі, де знаходиться половина всіх відомих видів рослин, у фітомасі утримується 40% зв’язаного карбону планети.

Вивчення процесу синтезу органічної речовини рослинами полягає у тому, що методом „мокрого” спалювання визначають в одному і тому самому листку вміст карбону через деякий проміжок часу. Різниця між визначеннями, виражена на одиницю поверхні листка за одиницю часу, характеризує кількість органічної речовини, утвореної рослиною в процесі фотосинтезу.

Карбон листка окиснюється розчином дихромату калію в сульфатній кислоті, залишок окиснювача відтитровують стандартним розчином солі Мора в присутності індикатора дифеніламіна і фосфатної кислоти, яка зв’язує катіони феруму (ІІІ), що утворилися, в безбарвні фосфатні комплекси.