2018-01-21
673
ГИПОТЕЗА ГЕИ (создана в 70-х годах Дж. Лавлоком) –организмы, особенно микроорганизмы, вместе с физ средой образуют сложную систему регуляции, поддерживающую на Земле условия, благоприятные для жизни.
Отд организмы не только сами приспосабливаются к физсреде, но и своей совместной деят-ю в экосистемах приспосабливают геохимическую среду к своим биологическим потребностям. Т.О, сообщества организмов, а также их среда обитания развиваются как единое целое.
Лавлок: состав атм-ры Земли с ее уникально высоким содержанием О2 и низким содержанием двуокиси углерода, а также умеренные t-ные условия и условия кислотности на пов-ти Земли можно объяснить, учитывая, что основную роль здесь сыграла буферная активность ранних форм жизни.
Она продолжалась активностью растений и микроорганизмов, сглаживающей колебания физфакторов, которые проявились бы в отсутствие хорошо организованных живых систем.
Например, без аммика значение рН в почве могло бы стать таким низким, что лишь немногие виды организмов способны были выжить в таких условиях.
Предложенная Лавлоком Г.г. указывает на важность изучения и сохранения регулирующих механизмов, которые позволяют биосфере приспособиться хотя бы к некоторому кол-ву не сосредоточенных в одной точке загрязнений, например, загрязнений двуокисью углерода, излишним "теплом" и т.д.
Г.г. была подвергнута справедливой критике в теории биотической регуляции окружающей среды за представление о биоте, как о высокоскоррелированном суперорганизме со своей физиологией.
Факты свидетельствуют о том, что глобальная экосистема не образует суперорганизма, скореллированность видов не может охватить всю биосферу.
Основой жизни служат локальные высокоскоррелированные сообщества, способные управлять локальной окр средой. Эти сообщества имеют конечные размеры, занимают локальную область пространства и могут рассматриваться как суперорганизмы. Их популяции образуют экосистемы, в которых сообщества, "плохо" или "неправильно" управляющие окр средой вытесняются в рез-те конкурентного взаимодействия теми сообществами, которые лучше управляют и обеспечивают устойчивость окр среды и -> более конкурентноспособны. В этом заключается новый взгляд на механизмы биотической регуляции окружающей среды, отличающийся от подхода Дж.Лавлока.
Но несмотря на это, утверждение Дж.Лавлока о том, что жизнь (биота) способна регулировать t и химсостав окружающей среды, гомеостатически поддерживая их в планетарном масштабе в опт для жизни состоянии, остается справедливым. Верной остается и идея о том, что наблюдаемое отклонение неравновесного состояния атм-ры Земли от поддерживаемого солнечной энергией физ-хим неравновесного состояния атмосфер безжизненных планет свид-ет о сущ-ии жизни — биотического мех-ма, который контролирует устойчивость особого неравновесного состояния земной атмосферы.
Продуцирование и разложение в природе. Автотрофные и гетеротрофные организмы. Фотосинтез и дыхание. Типы фотосинтеза и организмов-продуцентов. Глобальная продукция и распад. Разложение и типы разложения (катаболизма) и разрушителей.
Фотосинтезирующие орг-мы, и лишь отчасти хемосинтезирующие, создают орг вещ-ва на Земле - продукцию - в кол-ве 100 млрд т/год и ~ такое же кол-во вещ-в должно превр-ся в рез-те дыхания растений в СО2 и воду. Однако этот баланс неточен, так как известно, что в прошлые геологические эпохи создавался избыток орг вещ-ва, что выразилось в накоплении в осадочных породах угля. Человечество исп-ет это энергетическое сырье.
Избыток обр-ся из-за того, что в соотношении О2/СО2 баланс сдвинулся в сторону С02 и заметная часть продуцированного вещ-ва не расходовалась на дыхание и не разлагалась, а сохр-сь в осадках.
Сдвижение баланса в сторону повышения сод-я О2 около 100 млн лет назад сделало возможным эволюцию и сущ-ние высших форм жизни.
Без процессов дыхания и разложения, и без фотосинтеза, жизнь на Земле была бы невозможна.
Дыхание - это процесс окисления. Благодаря ему как бы «сгорает» накопленное при фотосинтезе орг вещ-во. Это процесс гетеротрофный, приблизительно уравновешивающий автотрофное накопление орг вещ-ва. *Различают: 1)аэробное, 2)анаэробное дыхание и 3)брожение.
Аэробное дыхание - процесс, обр фотосинтезу, где окислитель — газообразный О2 присоединяет Н2.
Анаэробное дыхание происходит обычно в бескислородной среде, окислитель - др неорг вещ-ва (сера).
Брожение - анаэробный процесс, где окислитель - само орг вещество.
В целом происходит отставание гетеротр разложения от продуцирования во времени. Однако в рез-те деят-ти человека это свойство нах-ся под угрозой.
Разложение детрита путем его физ размельчения и биол воздействия и доведение сапрофагами до обр-я гумуса, гумификация, идет отн-но быстро. Однако минерализация гумуса, - процесс медленный, обусл-щий запаздывание разложения по ср-ю с продуцированием.
Типы фотосинтеза и организмов-продуцентов.
Процесс фотосинтеза включает запасание энергии солнца в виде потенциальной энергии пищи.
1.Нормальный фотосинтез – тип, в котором вода окисляется с высвобождением газообразного О2, а диоксид углерода восстанавливается до углеводов с высвобождением воды.
2.При бактериальном фотосинтезе, восст-ль - не вода, а неорг соед-е серы или орг соед-е. При нем О2 не выделяется. Он может быть полезен в загрязненных водах, зонах с огр доступом света, в озерах,богатых серовод-м.
3. У высших растений сущ-ют разные мех-мы восстановления диоксида углерода до углеводов, с выделением О2. У больш-ва растений фиксация диоксида углерода идет по С3 пути, или циклу Кальвина (max инт-ть фотосинтеза набл-ся при умеренных освещенности и t, а высокие t и яркий солн свет подавляют фотосинтез).
Иной путь - по циклу С4. Эти растения по-разному реагируют на свет, t и воду. 1 из причин того, что С4-растения более эффективны у верх пределов световой и t-ной шкал - у них невелико фотодыхание, т.е. при увеличении освещ-ти продукты фотосинтеза не тратятся на дыхание.
4. САМ - метаболизм (у толстенковых)- способ фотосинтеза, присп-ный к условиям пустынь. У некоторых жителей пустыни, устьица днем закрыты и откр-ся ночью. Диоксид углерода, накапл-ся в форме орг кислот и фикс-ся в углеводах только на след день. Так уменьшаются дневные потери воды.
Хемосинтезирующие бактерии получают энергию для включения диоксида углерода в состав клетки в результате химического окисления простых неорганических соединений ( аммиака). Благодаря способности функц-я в отсутствие света - в осадках, почве и на дне океанов- хемосинтезирующие бактерии исп-ют энергию, недоступную консументам.
Больш-во высших растений и водорослей исп-ют простые неорг вещества и, явл-ся полностью автотрофными. Др виды нуждаются в веществах, которое они не способны синтезировать и являются частично гетеротрофными.
