Σε ποιο μέρος του ωκεανού είναι αδύνατη η φωτοσύνθεση; Ζωική και φυτική ζωή στους ωκεανούς

Η θερμοκρασία του Παγκόσμιου Ωκεανού επηρεάζει σημαντικά τη βιολογική του ποικιλότητα. Αυτό σημαίνει ότι οι ανθρώπινες δραστηριότητες μπορούν να αλλάξουν την παγκόσμια κατανομή της ζωής στο νερό, κάτι που προφανώς συμβαίνει ήδη με το φυτοπλαγκτόν, το οποίο μειώνεται κατά μέσο όρο κατά 1% ετησίως.

Το ωκεάνιο φυτοπλαγκτόν - μονοκύτταρα μικροφύκη - είναι η βάση σχεδόν όλων τροφική αλυσίδακαι τα οικοσυστήματα στον ωκεανό. Το ήμισυ της φωτοσύνθεσης στη Γη οφείλεται στο φυτοπλαγκτόν. Η κατάστασή του επηρεάζει την ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα που μπορεί να απορροφήσει ο ωκεανός, τον αριθμό των ψαριών και τελικά την ευημερία εκατομμυρίων ανθρώπων.

Ορος "βιολογική ποικιλία" σημαίνει τη μεταβλητότητα των ζωντανών οργανισμών από όλες τις πηγές, συμπεριλαμβανομένων, ενδεικτικά, των χερσαίων, θαλάσσιων και άλλων υδάτινων οικοσυστημάτων και των οικολογικών συμπλεγμάτων στα οποία αποτελούν μέρος· Αυτή η έννοια περιλαμβάνει την ποικιλότητα εντός των ειδών, μεταξύ των ειδών και την ποικιλότητα του οικοσυστήματος.

Αυτός είναι ο ορισμός αυτού του όρου στη Σύμβαση για τη Βιοποικιλότητα. Οι στόχοι αυτού του εγγράφου είναι η διατήρηση της βιολογικής ποικιλότητας, η βιώσιμη χρήση των συστατικών της και η δίκαιη και δίκαιη κατανομή των οφελών που συνδέονται με τη χρήση γενετικών πόρων.

Πολλές έρευνες έχουν γίνει για τη βιοποικιλότητα της γης στο παρελθόν. Η ανθρώπινη γνώση σχετικά με την κατανομή της θαλάσσιας πανίδας είναι σημαντικά περιορισμένη.

Αλλά μια μελέτη που ονομάζεται «Census of Marine Life» (Census of Marine Life, για την οποία η Gazeta.Ru έγραφε επανειλημμένα), η οποία διήρκεσε μια δεκαετία, άλλαξε την κατάσταση. Ο άνθρωπος άρχισε να γνωρίζει περισσότερα για τον ωκεανό. Οι συγγραφείς του έχουν συγκεντρώσει γνώσεις για τις παγκόσμιες τάσεις της βιοποικιλότητας σε μεγάλες ομάδες θαλάσσιας ζωής, συμπεριλαμβανομένων κοραλλιών, ψαριών, φαλαινών, φώκιες, καρχαρίες, μαγγρόβια, φύκικαι ζωοπλαγκτόν.

«Ενώ συνειδητοποιούμε ολοένα και περισσότερο τις διαβαθμίσεις της παγκόσμιας ποικιλομορφίας και συνδέονται περιβαλλοντικοί παράγοντες, η γνώση μας για το πώς λειτουργούν αυτά τα μοντέλα στον ωκεανό υστερεί σημαντικά σε σχέση με αυτά που γνωρίζουμε για τη γη και αυτή η μελέτη διεξήχθη για να κλείσει αυτή η διαφορά., - εξήγησε ο Walter Jetz από το Πανεπιστήμιο Yale τον σκοπό της εργασίας.

Με βάση τα δεδομένα που ελήφθησαν, οι επιστήμονες συνέκριναν και ανέλυσαν τα παγκόσμια πρότυπα βιοποικιλότητας περισσότερων από 11.000 θαλάσσιων ειδών φυτών και ζώων, που κυμαίνονται από μικροσκοπικό πλαγκτόν έως καρχαρίες και φάλαινες.

Οι ερευνητές βρήκαν μια εντυπωσιακή ομοιότητα μεταξύ των προτύπων κατανομής των ζωικών ειδών και της θερμοκρασίας του νερού στον ωκεανό.

Αυτά τα αποτελέσματα σημαίνουν ότι οι μελλοντικές αλλαγές στη θερμοκρασία των ωκεανών θα μπορούσαν να επηρεάσουν σημαντικά την κατανομή της θαλάσσιας ζωής.

Επιπλέον, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι η θέση των hotspot της θαλάσσιας ποικιλότητας (περιοχές όπου ένας μεγάλος αριθμός από σπάνια είδη, που απειλούνται με εξαφάνιση: τέτοια «σημεία», για παράδειγμα, είναι οι κοραλλιογενείς ύφαλοι) εμφανίζεται κυρίως σε περιοχές όπου υψηλό επίπεδοανθρώπινη επίδραση. Παραδείγματα τέτοιων επιπτώσεων είναι η αλιεία, η προσαρμογή περιβάλλονγια τις ανάγκες τους, την ανθρωπογενή κλιματική αλλαγή και τη ρύπανση του περιβάλλοντος. Πιθανώς, η ανθρωπότητα θα πρέπει να σκεφτεί πώς αυτή η δραστηριότητα εντάσσεται στο πλαίσιο της Σύμβασης για τη Βιοποικιλότητα.

«Η σωρευτική επίδραση της ανθρώπινης δραστηριότητας απειλεί την ποικιλομορφία της ζωής στους ωκεανούς», - λέει ο Camilo Mora από το Πανεπιστήμιο Delhousie, ένας από τους συγγραφείς του έργου.

Δίπλα σε αυτό το έργο, η Nature δημοσίευσε ένα άλλο άρθρο σχετικά με τα προβλήματα της θαλάσσιας βιολογικής ποικιλότητας στη Γη. Σε αυτό, Καναδοί επιστήμονες μιλούν για τους σημερινούς κολοσσιαίους ρυθμούς μείωσης της βιομάζας φυτοπλαγκτού τα τελευταία χρόνια. Χρησιμοποιώντας αρχειακά δεδομένα σε συνδυασμό με τις τελευταίες δορυφορικές παρατηρήσεις, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι Ως αποτέλεσμα της υπερθέρμανσης των ωκεανών, ο αριθμός του φυτοπλαγκτού μειώνεται κατά 1% ετησίως.

Το φυτοπλαγκτόν έχει την ίδια αναλογία μεγέθους και αφθονίας με τα θηλαστικά.

Το φυτοπλαγκτόν είναι το τμήμα του πλαγκτού που πραγματοποιεί φωτοσύνθεση, κυρίως πρωτοκόκκου φύκια, διατόμων και κυανοβακτηρίων. Το φυτοπλαγκτόν είναι ζωτικής σημασίας καθώς αντιπροσωπεύει περίπου το ήμισυ της παραγωγής όλης της οργανικής ύλης στη Γη και το μεγαλύτερο μέρος του οξυγόνου στην ατμόσφαιρά μας. Εκτός από τη σημαντική μείωση του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα της Γης, η οποία εξακολουθεί να είναι ένα μακροπρόθεσμο θέμα, η μείωση του αριθμού του φυτοπλαγκτού απειλεί να αλλάξει τα θαλάσσια οικοσυστήματα, κάτι που σίγουρα θα επηρεάσει την αλιεία.

Κατά τη μελέτη δειγμάτων θαλάσσιου φυτοπλαγκτού, αποδείχθηκε ότι όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος των κυττάρων ενός συγκεκριμένου τύπου φυκών, τόσο μικρότερος είναι ο αριθμός τους. Παραδόξως, αυτή η μείωση της αφθονίας εμφανίζεται σε αναλογία με τη μάζα του στοιχείου προς την ισχύ -0,75 - ακριβώς η ίδια ποσοτική αναλογία αυτών των ποσοτήτων περιγράφηκε προηγουμένως για χερσαία θηλαστικά. Αυτό σημαίνει ότι ο «κανόνας της ενεργειακής ισοδυναμίας» ισχύει και για το φυτοπλαγκτόν.

Το φυτοπλαγκτόν κατανέμεται άνισα στον ωκεανό. Η ποσότητα του εξαρτάται από τη θερμοκρασία του νερού, το φωτισμό και την ποσότητα του ΘΡΕΠΤΙΚΕΣ ουσιες. Τα δροσερά χρόνια των εύκρατων και πολικών περιοχών είναι πιο κατάλληλα για την ανάπτυξη του φυτοπλαγκτού από τα ζεστά τροπικά νερά. Στην τροπική ζώνη του ανοιχτού ωκεανού, το φυτοπλαγκτόν αναπτύσσεται ενεργά μόνο όπου περνούν ψυχρά ρεύματα. Στον Ατλαντικό, το φυτοπλαγκτόν αναπτύσσεται ενεργά στην περιοχή των νησιών του Πράσινου Ακρωτηρίου (όχι μακριά από την Αφρική), όπου το κρύο Κανάριο Ρεύμα σχηματίζει έναν κύκλο.

Στις τροπικές περιοχές, η ποσότητα του φυτοπλαγκτού είναι η ίδια καθ' όλη τη διάρκεια του έτους, ενώ σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη παρατηρείται άφθονη αναπαραγωγή διατόμων την άνοιξη και το φθινόπωρο και έντονη μείωση του χειμερινή ώρα. Η μεγαλύτερη μάζα φυτοπλαγκτού συγκεντρώνεται σε καλά φωτισμένα επιφανειακά νερά (μέχρι 50 m). Βαθύτερα από 100 m, όπου δεν διεισδύει ηλιακό φως, δεν υπάρχει σχεδόν καθόλου φυτοπλαγκτόν, αφού εκεί η φωτοσύνθεση είναι αδύνατη.

Το άζωτο και ο φώσφορος είναι τα κύρια θρεπτικά συστατικά που είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη του φυτοπλαγκτού. Συγκεντρώνονται κάτω από τα 100 m, σε ζώνη απρόσιτη για φυτοπλαγκτόν. Εάν το νερό αναμειχθεί καλά, άζωτο και φώσφορος φέρονται τακτικά στην επιφάνεια, τροφοδοτώντας το φυτοπλαγκτόν. Τα ζεστά νερά είναι ελαφρύτερα από τα κρύα και δεν βυθίζονται σε βάθος - δεν γίνεται ανάμειξη. Επομένως, στις τροπικές περιοχές, το άζωτο και ο φώσφορος δεν παραδίδονται στην επιφάνεια και η έλλειψη θρεπτικών ουσιών δεν επιτρέπει την ανάπτυξη φυτοπλαγκτού.

Στις πολικές περιοχές, τα επιφανειακά νερά ψύχονται και βυθίζονται σε βάθος. Τα βαθιά ρεύματα μεταφέρουν κρύα νερά στον ισημερινό. Προσκρούοντας σε υποβρύχιες κορυφογραμμές, τα βαθιά νερά ανεβαίνουν στην επιφάνεια και τα φέρνουν μαζί τους μεταλλικά στοιχεία. Υπάρχουν πολύ περισσότερα φυτοπλαγκτόν σε τέτοιες περιοχές. Στις τροπικές ζώνες του ανοιχτού ωκεανού, πάνω από τις βαθιές πεδιάδες (λεκάνες της Βόρειας Αμερικής και της Βραζιλίας), όπου δεν υπάρχει άνοδος του νερού, υπάρχει πολύ λίγο φυτοπλαγκτόν. Αυτές οι περιοχές είναι ωκεάνιες έρημοι και παρακάμπτονται ακόμη και από μεγάλα μεταναστευτικά ζώα όπως οι φάλαινες ή τα ιστιοφόρα.

Το θαλάσσιο φυτοπλαγκτόν Trichodesmium είναι ο σημαντικότερος δεσμευτής αζώτου σε τροπικές και υποτροπικές περιοχές του Παγκόσμιου Ωκεανού. Αυτοί οι μικροσκοπικοί φωτοσυνθετικοί οργανισμοί χρησιμοποιούν το ηλιακό φως, το διοξείδιο του άνθρακα και άλλα θρεπτικά συστατικά για να συνθέσουν οργανική ύλη, η οποία αποτελεί τη βάση της θαλάσσιας διατροφικής πυραμίδας. Το άζωτο που εισέρχεται στα ανώτερα φωτισμένα στρώματα του ωκεανού από τα βαθιά στρώματα της στήλης του νερού και από την ατμόσφαιρα χρησιμεύει ως η απαραίτητη τροφή για το πλαγκτόν.

Τα διάτομα είναι κυρίως αυτότροφα φυτά· σε αυτά, όπως και σε άλλους αυτότροφους οργανισμούς, η διαδικασία σχηματισμού οργανικής ύλης συμβαίνει στους χλωροπλάστες με τη βοήθεια χρωστικών ουσιών κατά τη φωτοσύνθεση. Αρχικά, διαπιστώθηκε ότι οι χρωστικές στα διάτομα αποτελούνται από ένα μείγμα χλωροφύλλων με ξανθοφύλλες και φουκοξανθίνη. Αργότερα, για να διευκρινιστεί η σύνθεση των χρωστικών στα διάτομα, χρησιμοποιήθηκε μια χρωματογραφική μέθοδος, η οποία αποκάλυψε την παρουσία οκτώ χρωστικών σε χλωροπλάστες διατόμων (Dutton and Manning, 1941; Strain and Manning, 1942, 1943; Strain a. oth., 1943, 1944· Wassink, Kersten, 1944, 1946· Cook, 1945· Hendey, 1964). Αυτές οι χρωστικές είναι: χλωροφύλλη α, χλωροφύλλη c, β-καροτίνη, φουκοξανθίνη, διατοξανθίνη, διαδινοξανθίνη, νεοφουκοξανθίνη Α και νεοφουκοξανθίνη Β. Οι τελευταίες τέσσερις χρωστικές αποτελούν μέρος της διατομίνης που ανακαλύφθηκε προηγουμένως. Ορισμένοι συγγραφείς επισημαίνουν επίσης την ελάχιστη παρουσία ξανθοφύλλης και φαιοφυτίνης (Strain a. oth., 1944).

Η συνολική ποσότητα χρωστικών στα διάτομα είναι κατά μέσο όρο περίπου 16% του λιπιδικού κλάσματος, αλλά η περιεκτικότητά τους είναι διαφορετική σε διαφορετικά είδη. Υπάρχουν πολύ λίγα δεδομένα στη βιβλιογραφία σχετικά με την ποσοτική περιεκτικότητα σε χρωστικές σε θαλάσσια πλαγκτονικά διάτομα και δεν υπάρχουν σχεδόν καθόλου δεδομένα για βενθικά είδη, τα οποία είναι ιδιαίτερα πλούσια σε κίτρινες και καφέ χρωστικές (Πίνακες 1 και 2).

Τα παραπάνω στοιχεία δείχνουν ότι η περιεκτικότητα σε χρωστικές ποικίλλει ακόμη και στο ίδιο είδος. Υπάρχουν ενδείξεις ότι η περιεκτικότητα σε χρωστικές υπόκειται σε διακυμάνσεις ανάλογα με την ένταση του φωτός, την ποιότητά του, την περιεκτικότητα σε θρεπτικά συστατικά στο μέσο, ​​την κατάσταση του κυττάρου και την ηλικία του. Για παράδειγμα, μια αφθονία θρεπτικών ουσιών στο μέσο σε σχετικά χαμηλή ένταση φωτός διεγείρει την παραγωγικότητα των χρωστικών και αντίστροφα, μια υψηλή ένταση φωτός με έλλειψη θρεπτικών συστατικών στο μέσο οδηγεί σε μείωση της συγκέντρωσης των χρωστικών. Με έλλειψη φωσφόρου και αζώτου, η περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη α μπορεί να μειωθεί κατά 2,5-10 φορές (Finenko, Lanskaya, 1968). Έχει διαπιστωθεί ότι η περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη c μειώνεται με την ηλικία των κυττάρων.

Οι λειτουργίες άλλων χρωστικών εκτός των χλωροφύλλων στα διάτομα δεν έχουν ακόμη διευκρινιστεί επαρκώς. Η χλωροφύλλη α είναι η κύρια χρωστική ουσία που απορροφά την ενέργεια φωτός όλων των ακτίνων του φάσματος και έχει δύο μορφές που διαφέρουν ως προς την αφομοίωση του φωτός: η μία διεγείρεται απευθείας από το κόκκινο φως και η δεύτερη, επιπλέον, επίσης από το ενέργεια που μεταδίδεται από τη βοηθητική χρωστική ουσία φουκοξανθίνη (Emerson, Rabinowitch, 1960). Οι υπόλοιπες χρωστικές είναι βοηθητικές στη χλωροφύλλη α, αλλά παίζουν επίσης σχετικά σημαντικός ρόλοςκατά τη φωτοσύνθεση. Η χλωροφύλλη c έχει υψηλότερη μέγιστη απορρόφηση στην μπλε περιοχή από ό,τι στην κόκκινη περιοχή, και επομένως, είναι σε θέση να χρησιμοποιήσει ακτίνες φωτός μικρότερων μηκών κύματος, η μέγιστη απορρόφησή της βρίσκεται στα 520-680 nm και πέφτει στο μηδέν σε μήκος κύματος 710 nm , επομένως η απορρόφησή του είναι πιο έντονη στη ζώνη του μπλε φωτός, δηλαδή σε βάθη 10-25 m από την επιφάνεια του νερού, όπου η χλωροφύλλη α είναι λιγότερο αποτελεσματική. Ο ρόλος του β-καροτενίου δεν είναι αρκετά σαφής, το φάσμα απορρόφησής του διασπάται απότομα στα 500 nm, γεγονός που δείχνει την ικανότητά του να απορροφά στις ακτίνες μήκους κύματος 500-560 nm, δηλαδή στην περιοχή του πράσινου-κίτρινου φωτός (στο νερό σε βάθη 20-30 m ). Έτσι, το β-καροτένιο μεταφέρει την απορροφούμενη ενέργεια στη χλωροφύλλη α (Dutton and Manning, 1941). Αυτό είναι γνωστό, για παράδειγμα, για Nitzschia dissipata, που απορροφά ενέργεια στην περιοχή του πράσινου-κίτρινου φωτός (Wassink and Kersten, 1944, 1946). Οι καφέ χρωστικές από την ομάδα της φουκοξανθίνης έχουν μέγιστη απορρόφηση σε μήκος κύματος περίπου 500 nm και, προφανώς, εξασφαλίζουν τη φωτοσύνθεση των διατόμων σε βάθη 20-50 m μεταφέροντας την ενέργεια που απορροφάται από αυτά στη χλωροφύλλη. Οι Dutton και Manning (Dutton and Manning, 1941) και αργότερα οι Wassink και Kersten (Wassink and Kersten, 1946) έδειξαν ότι η φουκοξανθίνη είναι η κύρια βοηθητική χρωστική ουσία στα διάτομα. Το φως που απορροφάται από τη φουκοξανθίνη χρησιμοποιείται για τη φωτοσύνθεση σχεδόν εξίσου αποτελεσματικά με το φως που απορροφάται από τη χλωροφύλλη. Αυτό δεν παρατηρείται σε πράσινα και γαλαζοπράσινα φύκια που δεν έχουν φουκοξανθίνη. Ο Tanada (1951) βρήκε επίσης ότι το διάτομο του γλυκού νερού Navicula minima var. atomoidesΗ φουκοξανθίνη απορροφά το μπλε-μπλε φως (450-520 nm) και το χρησιμοποιεί τόσο αποτελεσματικά όσο το φως που απορροφάται από τη χλωροφύλλη. Ο Hendey (1964) υποδεικνύει το μήκος κύματος του φωτός στο οποίο λαμβάνει χώρα η μέγιστη απορρόφηση φωτός από διάφορες χρωστικές ουσίες διατόμων. Στην ακετόνη, έχουν ως εξής (σε mcm): χλωροφύλλη α - 430 και 663-665, χλωροφύλλη c - 445 και 630, β-καροτένιο - 452-456, φουκοξανθίνη - 449, διατοξανθίνη - 450 - δινοξανθίνη - 450 - 44-45. 446, νεοφουκοξανθίνη Α - 448 - 450 και νεοφουκοξανθίνη Β - 448.

Η χημεία της φωτοσύνθεσης στα διάτομα φαίνεται να είναι κάπως διαφορετική από αυτή σε άλλους φυτικούς οργανισμούς, στους οποίους οι υδατάνθρακες είναι το τελικό προϊόν της φωτοσύνθεσης, ενώ τα λίπη βρίσκονται στα διάτομα. Μελέτες με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο δεν αποκάλυψαν την παρουσία αμύλου ούτε στο στρώμα των χλωροπλαστών ούτε κοντά σε πυρηνοειδή. Ο Fogg πιστεύει ότι οι υδατάνθρακες είναι επίσης το τελικό προϊόν της αφομοίωσης στα διάτομα, αλλά σε περαιτέρω γρήγορες μεταβολικές διεργασίες μετατρέπονται σε λίπη (Collyer and Fogg, 1955; Fogg, 1956). Η χημική σύνθεση των λιπών στα διάτομα είναι άγνωστη είτε για τα προϊόντα αφομοίωσης είτε για τα εφεδρικά θρεπτικά έλαια και τα σώματα ελαίων (Goulon, 1956).

Στους ωκεανούς, τις θάλασσες και τα σώματα γλυκού νερού κοντά στην επιφάνεια του νερού, οι συνθήκες για τη φωτοσύνθεση είναι παρόμοιες με εκείνες στον αέρα, αλλά με τη βύθιση στο βάθος αλλάζουν λόγω των αλλαγών στην ένταση και την ποιότητα του φωτός. Όσον αφορά τον φωτισμό, διακρίνονται τρεις ζώνες: ευφωτική - από την επιφάνεια έως το βάθος 80 m, πραγματοποιείται φωτοσύνθεση σε αυτό. δυσφωτικό - από 80 έως 2000 m, εδώ εξακολουθούν να βρίσκονται μερικά φύκια, και αφωτικά - κάτω, στα οποία δεν υπάρχει φως (Das, 1954 και άλλοι). Η φωτοσύνθεση φυτοπλαγκτού θαλάσσιου και γλυκού νερού στο στρώμα επιφανειακών υδάτων έχει μελετηθεί επαρκώς τόσο σε φυσικές όσο και σε πολιτισμικές συνθήκες (Wassink and Kersten, 1944, 1946; Votintsev, 1952; Tailing, 1955, 1957a, 1966; Ryther, 1956, 195; Ryther, Menzel, 1959· Steemann Nielsen and Hensen, 1959, 1961, κ.λπ.). Ειδικότερα, οι παρατηρήσεις στη Μαύρη Θάλασσα όλο το χρόνο έχουν δείξει ότι η υψηλότερη ένταση φωτοσύνθεσης φυτοπλαγκτού συμπίπτει με την υψηλότερη ηλιακή ακτινοβολία. Το καλοκαίρι, η μέγιστη φωτοσύνθεση του φυτοπλαγκτού παρατηρείται την περίοδο από 01:00 έως 16:00. (Lanskaya and Sivkov, 1949; Bessemyanova, 1957). Σε διαφορετικά πλαγκτονικά είδη, η μέγιστη ένταση της φωτοσύνθεσης έχει όρια μεταβολών που είναι χαρακτηριστικά ενός συγκεκριμένου είδους. Εν μεγάλης σημασίαςέχει γεωγραφική θέση υδάτινων περιοχών (Doty, 1959, κ.λπ.).

Μεταξύ των διατόμων (τόσο πλαγκτονικών όσο και βενθικών) υπάρχουν φωτόφιλα και σκιολάτρες είδη, τα οποία έχουν διαφορετική ένταση φωτοσύνθεσης και αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας στην ίδια ακτινοβολία. Σε είδη που αγαπούν το φως, όπως Cerataulina bergonii(πλαγκτονικό) και Navicula pennata var. pontica(υποθραυστική), η φωτοσύνθεση εκτελείται παράλληλα με την ακτινοβολία και φτάνει στο μέγιστο το μεσημέρι, και στη σκιά - Thalassionema nitzschioides (πλαγκτονικό) και Nitzschia closterium(τυχοπελαγικό) - κατά τη διάρκεια της ημέρας υπάρχει ύφεση της φωτοσύνθεσης και η μέγιστη ένταση αυτής της διαδικασίας πέφτει τις πρωινές και απογευματινές ώρες (Bessemyanova, 1959). Η ίδια πορεία φωτοσύνθεσης παρατηρείται σε καλλιέργειες βόρειων πελαγικών ειδών. Coscinosira polychordaΚαι Coscinodiscus excentricus(Marshall and Ogg, 1928· Jenkin, 1937). Στις βενθικές μορφές, η ένταση της φωτοσύνθεσης ανά μονάδα βιομάζας είναι πολύ μεγαλύτερη από ότι στις πλαγκτονικές μορφές (Bessemyanova, 1959). Αυτό είναι απολύτως φυσικό "γιατί τα βενθικά διάτομα έχουν μεγάλους, έντονα χρωματισμένους χλωροπλάστες, δηλαδή ο συνολικός αριθμός των φωτοσυνθετικών χρωστικών τους είναι πολύ μεγαλύτερος. Οι παρατηρήσεις έχουν δείξει ότι η φωτοσύνθεση προχωρά πιο ενεργά σε κινητές μορφές παρά σε ακίνητες και ενεργοποιείται αισθητά κατά την περίοδο διαίρεση διατόμων (Talling, 1955). Η φωτοσύνθεση δεν σταματά ούτε στο φως του φεγγαριού, αλλά υπό αυτές τις συνθήκες, το οξυγόνο απελευθερώνεται 10-15 φορές λιγότερο από ό,τι κατά τη διάρκεια της ημέρας. Στον άνω ορίζοντα της στήλης του νερού, η νυχτερινή φωτοσύνθεση είναι μόνο 7- 8% της ημερήσιας (Ivlev, Mukharevskaya, 1940; Subrahmanyan, 1960).

Με το βάθος, η ένταση του φωτός πέφτει απότομα. Μέτρηση σε διάφορα βάθη στην αίθουσα. Puget Sound (βορειοανατολικό τμήμα Ειρηνικός ωκεανός) χρησιμοποιώντας μια φωτοηλεκτρική κάμερα Kunz έδειξε ότι η ένταση φωτισμού (στην επιφάνεια του νερού που λαμβάνεται ως 100%) σε βάθος 10 m πέφτει στο 9,6%, σε βάθος 20 m είναι 4%, και στα 35 m - 2,4% , σχεδόν σε αυτό το βάθος είναι εντελώς σκοτεινό (Grein, στο: Feldmann, 1938· Gessner, 1955-1959, I). Παράλληλα με την πτώση του φωτισμού, οι ώρες του φωτός της ημέρας μειώνονται. Στον ωκεανό σε γεωγραφικά πλάτη 30-40 °, με τη μεγαλύτερη διαφάνεια του νερού σε βάθος 20 m, η διάρκεια μιας καλοκαιρινής ημέρας είναι περίπου 1 ώρα, στα 30 m - 5 ώρες, στα 40 m - μόνο 5 λεπτά.

Με το βάθος, όχι μόνο μειώνεται η ένταση του φωτισμού και η περίοδος φωτός, αλλά αλλάζει και η ποιότητα του φωτός λόγω της άνισης απορρόφησης των ακτίνων του ηλιακού φάσματος διαφορετικών μηκών κύματος. Στον πίνακα. Το σχήμα 3 δείχνει αλλαγές στην απορρόφηση των ακτίνων φωτός και στο χρώμα του φωτισμού του λυκόφωτος σε διαφορετικά βάθη.

Αυτός ο πίνακας δείχνει ότι η απορρόφηση του φωτός στο θαλασσινό νερό είναι αντιστρόφως ανάλογη με το μήκος των κυμάτων φωτός, δηλαδή όσο μεγαλύτερο ελαφρά κύματαακτίνες του φάσματος, τόσο πιο γρήγορα απορροφώνται από το νερό. Καθώς οι ακτίνες φωτός απορροφώνται στα αντίστοιχα βάθη, το χρώμα του φωτισμού του λυκόφωτος αλλάζει. Και τα δύο περιορίζουν τη φωτοσύνθεση στα βάθη. Η μείωση της έντασης των διαφορετικών ακτίνων του φάσματος σε διαφορετικά βάθη στη θάλασσα παρουσιάζεται στον Πίνακα. 4.

Τα δεδομένα σε αυτόν τον πίνακα υποδεικνύουν ότι ορισμένα θαλάσσια καφέ και κόκκινα φύκια μπορούν ακόμα να φυτρώσουν σε βάθος 75 m και πιθανώς σε βάθος, υπό την προϋπόθεση ότι το νερό είναι πολύ καθαρό. Όπως γνωρίζετε, η διαφάνεια του νερού ποικίλλει πολύ όχι μόνο σε διαφορετικές δεξαμενές, αλλά και στην ίδια δεξαμενή. Στην πελαγική περιοχή των θαλασσών και των ωκεανών, το νερό είναι διαφανές σε βάθος 40 έως 160 m, ενώ στη θαλάσσια υποπαραθαλάσσια περιοχή, η διαφάνεια του νερού πέφτει στα 20 m ή λιγότερο. Το κατώτερο όριο της κατανομής των φυκών καθορίζεται από την ένταση του φωτός στην οποία η αφομοίωση και η αναπνοή εξισορροπούνται αμοιβαία, δηλαδή όταν επιτευχθεί το λεγόμενο σημείο αντιστάθμισης (Marshall and Orr, 1928). Φυσικά, το σημείο αντιστάθμισης στα φύκια εξαρτάται από τη διαφάνεια του νερού, τη σύνθεση των χρωστικών και έναν αριθμό άλλων παραγόντων. Από αυτή την άποψη, υπάρχουν ορισμένα δεδομένα για μακρόφυτα φύκια με διαφορετικά συστήματα χρωστικής (Levring, 1966), αλλά δεν υπάρχουν τέτοια δεδομένα για τα διάτομα (Πίνακας 5).

Στο ίσους όρουςφωτισμός, το σημείο αντιστάθμισης στα φύκια διαφορετικών διαμερισμάτων εξαρτάται από τη λειτουργία των χρωστικών τους. Στα μπλε-πράσινα φύκια (που έχουν χρωστικές: χλωροφύλλες α και β, β-καροτίνη, κετοκαροτενοειδές, μιξοξανθοφύλλη), το σημείο αντιστάθμισης είναι σε βάθος περίπου 8 m, για τα πράσινα φύκια (χρωστικές: χλωροφύλλες a και b, β-καροτίνη, ξανθοφύλλη) - περίπου 18 m, και στα καφέ και κόκκινα φύκια, τα οποία, εκτός από τη χλωροφύλλη, την καροτίνη και την ξανθοφύλλη, έχουν επιπλέον χρωστικές (στην καφέ φυκοξανθίνη, στα κόκκινα φύκια - φυκοερυθρίνη και φυκοκυανό), το σημείο αντιστάθμισης πέφτει σημαντικά κάτω από 30 m .

Σε ορισμένα είδη διατόμων της υποπαραθαλάσσιας ζώνης της Μαύρης Θάλασσας, το σημείο αντιστάθμισης, προφανώς, μπορεί να κατέβει σε βάθος 35 m. Σύγχρονη τεχνικήΗ συλλογή υποπαλιρροϊκών διατόμων δεν παρέχει ακριβή ένδειξη των συνθηκών του οικοτόπου ορισμένοι τύποι. Με βάση τα πιο πρόσφατα δεδομένα, έχει διαπιστωθεί μια γενική κανονικότητα στην κατανομή των υποπαραθλιπτικών διατόμων κατά βάθος. Στις υποπαραθαλάσσιες συνθήκες της Μαύρης Θάλασσας, ζουν σε βάθος περίπου 30 m (Proshkina-Lavrenko, 1963a), στη Μεσόγειο Θάλασσα - σε βάθος 60 m (Aleem, 1951), το οποίο είναι αρκετά φυσικό με ένα νερό διαφάνεια σε αυτή τη θάλασσα των 60 μ. Υπάρχουν ενδείξεις διατόμων ενδιαιτημάτων έως 110 m (Smyth, 1955), έως 200 m (Bougis, 1946) και έως 7400 m (Wood, 1956) και ο Wood ισχυρίζεται ότι ζωντανά διάτομα (συνήθως υποπαραθαλάσσια θέα στη θάλασσαμαζί με το γλυκό νερό!). Τα δεδομένα των δύο τελευταίων συγγραφέων είναι αναξιόπιστα και απαιτούν επαλήθευση.

Το σημείο αντιστάθμισης για το ίδιο είδος διατόμων δεν είναι σταθερό, εξαρτάται από το γεωγραφικό πλάτος του είδους, την εποχή του έτους, τη διαφάνεια του νερού και άλλους παράγοντες. Οι Marshall και Opp (Marshall and Orr, 1928) καθιέρωσαν πειραματικά μειώνοντας την καλλιέργεια των διατόμων σε διαφορετικά βάθη στον κόλπο (Loch Striven, Σκωτία) που Coscinosira polychordaτο καλοκαίρι έχει σημείο αντιστάθμισης σε βάθος 20-30 m, και το χειμώνα κοντά στην επιφάνεια του νερού. Παρόμοια αποτελέσματα λήφθηκαν από αυτούς για Chaetoceros sp.

Τα βενθικά διάτομα έχουν αναμφίβολα χρωματική προσαρμογή, γεγονός που εξηγεί την ικανότητα πολλών από αυτά να ζουν σε ένα ορισμένο εύρος βάθους υπό συνθήκες μεταβαλλόμενου φασματικού φωτός και της έντασής του. είναι πιθανό να έχουν διαφορετικές φυλές (ορισμένα είδη Αμφορέας, Καρπυλοδίσκος, Διπλώνεις, Navicula). Έχει αποδειχθεί πειραματικά ότι η διαδικασία προσαρμογής στην ένταση του φωτισμού συμβαίνει μάλλον γρήγορα. Έτσι, για παράδειγμα, ένα ακίνητο πλαγκτονικό διάτομο του γλυκού νερού Cyclotella meneghinianaπροσαρμόζεται σε φωτισμό από 3 χιλιάδες lux έως 30 χιλιάδες lux μέσα σε 24 ώρες, είναι σε θέση να αντέξει πολύ υψηλότερη ένταση φωτός - έως 60 χιλιάδες lux και ακόμη και έως 100 χιλιάδες lux (Jorgensen, 1964a, 1964b). Φωτοσυνθετική συσκευή κινητών υποπαραθαλάσσιων ειδών ( Τροπιδονείς, Νίτσια) προσαρμόζεται σε συνθήκες φωτός σε βάθη 1-3 m, όπου η ένταση φωτός κυμαίνεται από 10 έως 1% (Taylor, 1964). Γενικά, μια μεγάλη βιβλιογραφία είναι αφιερωμένη στο ζήτημα της χρωματικής προσαρμογής στα διάτομα (Talling, 1955, 1957a; Ryther, 1956; Ryther and Menzel, 1959; Steemann Nielsen and Hensen, 1959; Jørgensen, 1964a).

Τα πλαγκτονικά διάτομα μπορούν να ζήσουν πολύ βαθύτερα από τα υποπαραθαλάσσια, γεγονός που οφείλεται κυρίως στη μεγαλύτερη διαφάνεια του νερού στην πελαγική ζώνη. Είναι γνωστό ότι στις θάλασσες και τους ωκεανούς, το πλαγκτόν διατόμων εξαπλώνεται σε βάθος 100 m ή περισσότερο. Στη Μαύρη Θάλασσα, σε βάθος 75-100 m, το φυτοπλαγκτόν αποτελείται από Thalassionema nitzschioidesκαι αρκετούς τύπους Nitzchia, και εδώ ζουν σε πολύ μεγαλύτερους αριθμούς από ό,τι στο στρώμα νερού των 0-50 m (Morozova-Vodyanitskaya, 1948-1954). πολλά είδη NitzchiaΕίναι γνωστό ότι μεταπηδούν εύκολα από την αυτότροφη διατροφή σε μικτή και ετερότροφη. Προφανώς, τα πλαγκτονικά είδη που ζουν στις δυσφωτικές και αφωτικές ζώνες των θαλασσών έχουν την ίδια ιδιότητα· δημιουργούν σκιώδη πλαγκτόν βαθέων υδάτων. Ωστόσο, οι Steemann Nielsen και Hensen (Steemann Nielsen and Hensen, 1959) θεωρούν το επιφανειακό φυτοπλαγκτόν ως «ελαφρύ» υπό συνθήκες έντασης ακτινοβολίας 600-1200 lux και ως «σκιά» υπό συνθήκες χαμηλής ακτινοβολίας: 200-450 lux. Σύμφωνα με αυτούς τους ερευνητές, το φυτοπλαγκτόν της χειμερινής επιφάνειας εύκρατη ζώνηείναι μια τυπική «σκιά». Ωστόσο, το χειμερινό φυτοπλαγκτόν αποτελείται από είδη αργά το φθινόπωρο και νωρίς την άνοιξη, τα οποία δεν μπορούν να ταξινομηθούν ως είδη «σκιάς». Θα πρέπει να αναγνωριστεί ότι το πρόβλημα της φυτοσύνθεσης στα διάτομα βρίσκεται ακόμη στο αρχικό στάδιο της έρευνας και για πολλά επίκαιρα ζητήματα αυτού του προβλήματος υπάρχουν μόνο αποσπασματικά και μη επαληθευμένα δεδομένα.

Ωκεανοί και θάλασσεςκαταλαμβάνουν το 71% (πάνω από 360 εκατομμύρια km2) της επιφάνειας της Γης. Περιέχουν περίπου 1370 εκατομμύρια km3 νερού. Πέντε τεράστιοι ωκεανοί - Ειρηνικός, Ατλαντικός, Ινδικός, Αρκτικός και Νότιος - συνδέονται μεταξύ τους μέσω της ανοιχτής θάλασσας. Σε ορισμένα μέρη του Αρκτικού και του Νότιου Ωκεανού, έχει σχηματιστεί μια μόνιμα παγωμένη υφαλοκρηπίδα, που εκτείνεται από την ακτή (shelf ice). Σε ελαφρώς θερμότερες περιοχές, η θάλασσα παγώνει μόνο το χειμώνα, σχηματίζοντας πάγο (μεγάλα πλωτά πεδία πάγου πάχους έως 2 m). Μερικά θαλάσσια ζώα χρησιμοποιούν τον άνεμο για να ταξιδέψουν στη θάλασσα. Στα φυτάλια (" Πορτογαλικό σκάφος”) έχει μια φυσαλίδα γεμάτη αέριο για να βοηθήσει να πιάσει τον άνεμο. Η Yantina απελευθερώνει φυσαλίδες αέρα που χρησιμεύουν ως πλωτή σχεδία της.

Το μέσο βάθος του νερού στους ωκεανούς είναι 4000 μ., αλλά σε ορισμένες ωκεανικές λεκάνες μπορεί να φτάσει τα 11 χιλιάδες μ. Υπό την επίδραση του ανέμου, των κυμάτων, των παλίρροιων και των ρευμάτων, το νερό των ωκεανών βρίσκεται σε συνεχή κίνηση. Τα κύματα που σηκώνονται από τον άνεμο δεν επηρεάζουν τις βαθιές υδάτινες μάζες. Αυτό γίνεται από τις παλίρροιες, οι οποίες κινούν το νερό σε διαστήματα που αντιστοιχούν στις φάσεις της σελήνης. Τα ρεύματα μεταφέρουν νερό μεταξύ των ωκεανών. Καθώς τα επιφανειακά ρεύματα κινούνται, περιστρέφονται αργά δεξιόστροφα στο βόρειο ημισφαίριο και αριστερόστροφα στο νότιο ημισφαίριο.

βυθός ωκεανού:

Τα περισσότερα απόΟ πυθμένας του ωκεανού είναι μια επίπεδη πεδιάδα, αλλά σε ορισμένα σημεία βουνά υψώνονται χιλιάδες μέτρα από πάνω του. Μερικές φορές υψώνονται πάνω από την επιφάνεια του νερού με τη μορφή νησιών. Πολλά από αυτά τα νησιά είναι ενεργά ή σβησμένα ηφαίστεια. Οροσειρές εκτείνονται στο κεντρικό τμήμα του πυθμένα μιας σειράς ωκεανών. Αυξάνονται συνεχώς με εκροή ηφαιστειακή λάβα. Κάθε νέα ροή που φέρνει πέτρες στην επιφάνεια των υποβρύχιων κορυφογραμμών σχηματίζει την τοπογραφία του βυθού του ωκεανού.

Ο πυθμένας του ωκεανού καλύπτεται κυρίως με άμμο ή λάσπη - τα φέρνουν τα ποτάμια. Σε ορισμένα σημεία ρέουν εκεί θερμές πηγές, από τις οποίες κατακρημνίζεται θειάφι και άλλα ορυκτά. Τα υπολείμματα μικροσκοπικών φυτών και ζώων βυθίζονται από την επιφάνεια του ωκεανού στον πυθμένα, σχηματίζοντας ένα στρώμα μικροσκοπικών σωματιδίων (οργανικό ίζημα). Υπό την πίεση του υπερκείμενου νερού και των νέων ιζηματογενών στρωμάτων, το χαλαρό ίζημα μετατρέπεται αργά σε βράχο.

Ωκεάνιες ζώνες:

Σε βάθος, ο ωκεανός μπορεί να χωριστεί σε τρεις ζώνες. Στα ηλιόλουστα επιφανειακά νερά πάνω - τη λεγόμενη ζώνη φωτοσύνθεσης - κολυμπούν τα περισσότερα ψάρια του ωκεανού, καθώς και το πλαγκτόν (μια κοινότητα δισεκατομμυρίων μικροσκοπικών πλασμάτων που ζουν στη στήλη του νερού). Κάτω από τη ζώνη φωτοσύνθεσης βρίσκεται η πιο αμυδρά φωτισμένη ζώνη του λυκόφωτος και τα βαθιά κρύα νερά της ζώνης του σκοτεινού. Στις χαμηλότερες ζώνες, υπάρχουν λιγότερες μορφές ζωής - κυρίως σαρκοφάγα (αρπακτικά) ψάρια ζουν εκεί.

Στο μεγαλύτερο μέρος του νερού των ωκεανών, η θερμοκρασία είναι περίπου η ίδια - περίπου 4 ° C. Όταν ένα άτομο βυθίζεται σε βάθος, η πίεση του νερού πάνω του από ψηλά αυξάνεται συνεχώς, δυσκολεύοντας τη γρήγορη κίνηση. Σε μεγάλα βάθη, επιπλέον, η θερμοκρασία πέφτει στους 2 °C. Υπάρχει όλο και λιγότερο φως, ώσπου τελικά, σε βάθος 1000 μ., βασιλεύει το απόλυτο σκοτάδι.

Επιφανειακή διάρκεια ζωής:

Το φυτικό και ζωικό πλαγκτόν στη ζώνη φωτοσύνθεσης είναι τροφή για μικρά ζώα, όπως καρκινοειδή, γαρίδες και νεαρά αστερίας, καβούρια και άλλα θαλάσσια ζωή. Μακριά από προστατευμένα παράκτια ύδατα, η άγρια ​​ζωή είναι λιγότερο ποικιλόμορφη, αλλά υπάρχουν πολλά ψάρια και μεγάλα θηλαστικά - για παράδειγμα, φάλαινες, δελφίνια, φώκαινες. Μερικοί από αυτούς (φάλαινες baleen, γιγάντιους καρχαρίες) τρέφονται φιλτράροντας το νερό και καταπίνοντας το πλαγκτόν που περιέχεται σε αυτό. Άλλοι (λευκοί καρχαρίες, barracuda) λεηλατούν άλλα ψάρια.

Η ζωή στα βάθη της θάλασσας:

Σε κρύα, σκοτεινά νερά βάθη των ωκεανώνΤα κυνηγετικά ζώα είναι σε θέση να ανιχνεύσουν τις σιλουέτες των θυμάτων τους στο πιο αμυδρό φως, που μόλις και μετά βίας διαπερνούν από ψηλά. Εδώ, πολλά ψάρια έχουν ασημένια λέπια στα πλευρά τους: αντανακλούν οποιοδήποτε φως και καλύπτουν το σχήμα των ιδιοκτητών τους. Σε μερικά ψάρια, επίπεδα στα πλάγια, η σιλουέτα είναι πολύ στενή, ελάχιστα αισθητή. Πολλά ψάρια έχουν τεράστιο στόμα και μπορούν να φάνε θήραμα μεγαλύτερα από τα ίδια. Τα Howliods και τα Hatchetfish κολυμπούν με το μεγάλο στόμα ανοιχτό, αρπάζοντας ό,τι μπορούν στην πορεία.

Η βιόσφαιρα (από το ελληνικό "βίος" - ζωή, "σφαίρα" - μια μπάλα) ως φορέας ζωής προέκυψε με την εμφάνιση ζωντανών όντων ως αποτέλεσμα εξελικτική ανάπτυξηπλανήτες. Η βιόσφαιρα αναφέρεται στο τμήμα του κελύφους της Γης που κατοικείται από ζωντανούς οργανισμούς. Το δόγμα της βιόσφαιρας δημιουργήθηκε από τον ακαδημαϊκό Vladimir Ivanovich Vernadsky (1863-1945). Ο VI Vernadsky είναι ο ιδρυτής του δόγματος της βιόσφαιρας και της μεθόδου προσδιορισμού της ηλικίας της Γης από τον χρόνο ημιζωής των ραδιενεργών στοιχείων. Αρχικά αποκάλυψε τον τεράστιο ρόλο των φυτών, των ζώων και των μικροοργανισμών στην κίνηση των χημικών στοιχείων. φλοιός της γης.

Η βιόσφαιρα έχει ορισμένα όρια. Το ανώτερο όριο της βιόσφαιρας βρίσκεται σε υψόμετρο 15-20 km από την επιφάνεια της Γης. Διέρχεται από τη στρατόσφαιρα. Ο κύριος όγκος των ζωντανών οργανισμών βρίσκεται στο κατώτερο κέλυφος αέρα - την τροπόσφαιρα. Το χαμηλότερο τμήμα της τροπόσφαιρας (50-70 m) είναι πιο πυκνοκατοικημένο.

Το κατώτερο όριο της ζωής διέρχεται από τη λιθόσφαιρα σε βάθος 2-3 km. Η ζωή συγκεντρώνεται κυρίως στο πάνω μέρος της λιθόσφαιρας - στο έδαφος και στην επιφάνειά της. Το υδάτινο κέλυφος του πλανήτη (υδρόσφαιρα) καταλαμβάνει έως και το 71% της επιφάνειας της Γης.

Αν συγκρίνουμε το μέγεθος όλων των γεωσφαιρών, τότε μπορούμε να πούμε ότι η μεγαλύτερη σε μάζα είναι η λιθόσφαιρα, η μικρότερη είναι η ατμόσφαιρα. Η βιομάζα των έμβιων όντων είναι μικρή σε σύγκριση με το μέγεθος των γεωσφαιρών (0,01%). ΣΕ διαφορετικά μέρηΗ πυκνότητα της ζωής στη βιόσφαιρα δεν είναι η ίδια. Ο μεγαλύτερος αριθμόςοργανισμών βρίσκεται κοντά στην επιφάνεια της λιθόσφαιρας και της υδρόσφαιρας. Η περιεκτικότητα σε βιομάζα ποικίλλει επίσης ανά ζώνη. Τα τροπικά δάση έχουν τη μέγιστη πυκνότητα, οι πάγοι της Αρκτικής και οι ορεινές περιοχές έχουν ασήμαντη πυκνότητα.

Βιομάζα. Οι οργανισμοί που συνθέτουν τη βιομάζα έχουν τεράστια ικανότητα να αναπαράγονται και να εξαπλώνονται σε όλο τον πλανήτη (δείτε την ενότητα «Αγώνας για ύπαρξη»). Η αναπαραγωγή καθορίζει πυκνότητα ζωής.Εξαρτάται από το μέγεθος των οργανισμών και την περιοχή που απαιτείται για τη ζωή. Η πυκνότητα της ζωής δημιουργεί έναν αγώνα των οργανισμών για χώρο, τροφή, αέρα, νερό. Στη διαδικασία της φυσικής επιλογής και προσαρμοστικότητας, ένας μεγάλος αριθμός οργανισμών με τη μεγαλύτερη πυκνότητα ζωής συγκεντρώνεται σε μια περιοχή.

Βιομάζα γης.

Στο έδαφος της Γης, ξεκινώντας από τους πόλους στον ισημερινό, η βιομάζα σταδιακά αυξάνεται. Η μεγαλύτερη πυκνότητα και ποικιλία φυτών γίνεται σε υγρό περιβάλλον τροπικά δάση. Ο αριθμός και η ποικιλότητα των ζωικών ειδών εξαρτάται από τη φυτική μάζα και επίσης αυξάνεται προς τον ισημερινό. Οι τροφικές αλυσίδες, αλληλένδετες, σχηματίζουν ένα πολύπλοκο δίκτυο χημικών στοιχείων και μεταφοράς ενέργειας. Μεταξύ των οργανισμών υπάρχει ένας σκληρός αγώνας για την κατοχή χώρου, τροφής, φωτός, οξυγόνου.

βιομάζα του εδάφους. Ως περιβάλλον διαβίωσης, το έδαφος έχει έναν αριθμό ειδικά χαρακτηριστικά: υψηλή πυκνότητα, μικρό εύρος διακυμάνσεων θερμοκρασίας. είναι αδιαφανές, φτωχό σε οξυγόνο, περιέχει νερό στο οποίο διαλύονται μεταλλικά άλατα.

Οι κάτοικοι του εδάφους αντιπροσωπεύουν ένα είδος βιοκαινοτικού συμπλέγματος. Υπάρχουν πολλά βακτήρια στο έδαφος (έως 500 t/ha) που αποσυνθέτουν την οργανική ύλη των μυκήτων· πράσινα και γαλαζοπράσινα φύκια ζουν στα επιφανειακά στρώματα, εμπλουτίζοντας το έδαφος με οξυγόνο στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Το χώμα τρυπιέται από ρίζες ανώτερα φυτά, πλούσιο σε πρωτόζωα - αμοιβάδες, μαστιγωτές, βλεφαρίδες. Ακόμη και ο Κ. Δαρβίνος επέστησε την προσοχή στον ρόλο των γαιοσκωλήκων, που χαλαρώνουν το έδαφος, το καταπίνουν και το διαποτίζουν με γαστρικό υγρό. Επιπλέον, τα μυρμήγκια, τα τσιμπούρια, οι τυφλοπόντικες, οι μαρμότες, οι σκίουροι και άλλα ζώα ζουν στο έδαφος. Όλοι οι κάτοικοι του εδάφους παράγουν σπουδαίο εδαφολογικό έργο, συμμετέχουν στη δημιουργία της γονιμότητας του εδάφους. Πολλά οργανισμών του εδάφουςσυμμετέχουν στη γενική κυκλοφορία των ουσιών που απαντώνται στη βιόσφαιρα.

Βιομάζα των ωκεανών.

Η υδρόσφαιρα της Γης, ή ο Παγκόσμιος Ωκεανός, καταλαμβάνει περισσότερο από τα 2/3 της επιφάνειας του πλανήτη. Το νερό έχει ειδικές ιδιότητεςσημαντικό για τη ζωή των οργανισμών. Η υψηλή θερμική του ικανότητα εξομαλύνει τη θερμοκρασία των ωκεανών και των θαλασσών, μετριάζοντας τις ακραίες θερμοκρασιακές αλλαγές χειμώνα και καλοκαίρι. Φυσικές ιδιότητες και χημική σύνθεσηΤα νερά των ωκεανών είναι πολύ σταθερά και δημιουργούν ένα περιβάλλον που ευνοεί τη ζωή. Ο ωκεανός ευθύνεται για το 1/3 περίπου της φωτοσύνθεσης που συμβαίνει σε ολόκληρο τον πλανήτη.

Τα μονοκύτταρα φύκια και τα μικροσκοπικά ζώα που αιωρούνται στο νερό σχηματίζουν πλαγκτόν. Το πλαγκτόν είναι υψίστης σημασίας για τη διατροφή του ζωικού κόσμου του ωκεανού.

Στον ωκεανό, εκτός από το πλαγκτόν και τα ζώα που κολυμπούν ελεύθερα, υπάρχουν πολλοί οργανισμοί προσκολλημένοι στον πυθμένα και σέρνονται κατά μήκος του. Οι κάτοικοι του βυθού ονομάζονται βένθος.

Στους ωκεανούς, η ζωντανή βιομάζα είναι 1000 φορές λιγότερη από ό,τι στην ξηρά. Σε όλα τα μέρη των ωκεανών υπάρχουν μικροοργανισμοί που αποσυνθέτουν την οργανική ύλη σε ορυκτά.

Κύκλος μετασχηματισμού ύλης και ενέργειας στη βιόσφαιρα. Οι φυτικοί και ζωικοί οργανισμοί, όντας σε σχέση με το ανόργανο περιβάλλον, περιλαμβάνονται στον κύκλο των ουσιών και της ενέργειας που εμφανίζεται συνεχώς στη φύση.

Ο άνθρακας στη φύση βρίσκεται στα πετρώματα με τη μορφή ασβεστόλιθου και μαρμάρου. Το μεγαλύτερο μέρος του άνθρακα βρίσκεται στην ατμόσφαιρα με τη μορφή διοξειδίου του άνθρακα. Τα πράσινα φυτά προσλαμβάνουν διοξείδιο του άνθρακα από τον αέρα κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης. Ο άνθρακας περιλαμβάνεται στην κυκλοφορία λόγω της δραστηριότητας βακτηρίων που καταστρέφουν τα νεκρά υπολείμματα φυτών και ζώων.

Όταν τα φυτά και τα ζώα αποσυντίθενται, απελευθερώνεται άζωτο με τη μορφή αμμωνίας. Τα νιτροφυτικά βακτήρια μετατρέπουν την αμμωνία σε άλατα νιτρώδους και νιτρικού οξέος, τα οποία απορροφώνται από τα φυτά. Επιπλέον, ορισμένα βακτήρια που δεσμεύουν το άζωτο είναι σε θέση να αφομοιώσουν το ατμοσφαιρικό άζωτο.

Μεγάλα αποθέματα φωσφόρου περιέχουν βράχους. Όταν καταστρέφονται, αυτά τα πετρώματα δίνουν φώσφορο στα χερσαία οικολογικά συστήματα, αλλά μέρος των φωσφορικών αλάτων εμπλέκεται στον κύκλο του νερού και μεταφέρεται στη θάλασσα. Μαζί με τα νεκρά υπολείμματα, τα φωσφορικά άλατα βυθίζονται στον πυθμένα. Το ένα μέρος τους χρησιμοποιείται και το άλλο χάνεται σε βαθιά κοιτάσματα. Έτσι, υπάρχει μια ασυμφωνία μεταξύ της κατανάλωσης φωσφόρου και της επιστροφής του στον κύκλο.

Ως αποτέλεσμα της κυκλοφορίας ουσιών στη βιόσφαιρα, υπάρχει μια συνεχής βιογενής μετανάστευση στοιχείων. Τα χημικά στοιχεία που είναι απαραίτητα για τη ζωή των φυτών και των ζώων περνούν από το περιβάλλον στο σώμα. Όταν οι οργανισμοί αποσυντίθενται, αυτά τα στοιχεία επιστρέφουν ξανά στο περιβάλλον, από όπου εισέρχονται ξανά στο σώμα.

Διάφοροι οργανισμοί, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, συμμετέχουν στη βιογενή μετανάστευση στοιχείων.

Ο ρόλος του ανθρώπου στη βιόσφαιρα. Ο άνθρωπος - μέρος της βιομάζας της βιόσφαιρας - για μεγάλο χρονικό διάστημα ήταν άμεσα εξαρτημένος από γύρω φύση. Με την ανάπτυξη του εγκεφάλου, ο ίδιος ο άνθρωπος γίνεται ισχυρός παράγοντας περαιτέρω εξέλιξης στη Γη. Ανθρώπινη κατοχή διάφορες μορφέςη ενέργεια -μηχανική, ηλεκτρική και ατομική- συνέβαλε σε μια σημαντική αλλαγή στο φλοιό της γης και στη βιογενή μετανάστευση των ατόμων. Μαζί με τα οφέλη, η ανθρώπινη παρέμβαση στη φύση φέρνει συχνά και τη ζημιά σε αυτήν. Η ανθρώπινη δραστηριότητα συχνά οδηγεί σε παραβίαση των φυσικών νόμων. Η διαταραχή και η αλλοίωση της βιόσφαιρας είναι ένα θέμα σοβαρής ανησυχίας. Από αυτή την άποψη, το 1971, η UNESCO (ο Εκπαιδευτικός, Επιστημονικός και Πολιτιστικός Οργανισμός των Ηνωμένων Εθνών), που περιλαμβάνει την ΕΣΣΔ, υιοθέτησε το Διεθνές Βιολογικό Πρόγραμμα (IBP) «Ο Άνθρωπος και η Βιόσφαιρα», το οποίο μελετά την αλλαγή στη βιόσφαιρα και τους πόρους της. υπό την ανθρώπινη επίδραση.

Το άρθρο 18 του Συντάγματος της ΕΣΣΔ ορίζει: «Για το συμφέρον των σημερινών και των μελλοντικών γενεών, λαμβάνονται στην ΕΣΣΔ τα απαραίτητα μέτρα για την προστασία και επιστημονικά τεκμηριωμένα, ορθολογική χρήσητη γη και το υπέδαφός της, τους υδάτινους πόρους, τη χλωρίδα και την πανίδα, για να διατηρηθεί ο αέρας και το νερό καθαρό, για να εξασφαλιστεί η αναπαραγωγή φυσικοί πόροικαι βελτίωση του ανθρώπινου περιβάλλοντος».

Γενετικός κώδικας ή τριπλέτες (κωδικόνια) i-RNA που αντιστοιχούν σε 20 αμινοξέα (σύμφωνα με το Bogen)

Πρώτο νουκλεοτίδιο	Δεύτερο νουκλεοτίδιο	Τρίτο νουκλεοτίδιο
		φαινυλαλανίνη
				χωρίς νόημα	τρυπτοφάνη
		ιστιδίνη		γλουταμίνη (glun)
		ισολευκίνη		μεθειονίνη
		ασπαραγίνη (aspn)
		ασπαρτικό οξύ (asp)		οξύ γλουταμίνης

Οι κυτταρολογικές εργασίες είναι πολλών τύπων.

1. Στο θέμα «Χημική οργάνωση του κυττάρου», λύνουν προβλήματα κατασκευής της δεύτερης έλικας DNA. προσδιορισμός του ποσοστού κάθε νουκλεοτιδίου, κ.λπ., για παράδειγμα, εργασία Νο. 1. Τα νουκλεοτίδια βρίσκονται στη θέση μιας αλυσίδας DNA: T - C - T-A - G - T - A - A - T. Προσδιορίστε: 1) την δομή της δεύτερης αλυσίδας, 2) το ποσοστό περιεκτικότητας σε ένα δεδομένο τμήμα κάθε νουκλεοτιδίου.

Λύση: 1) Η δομή της δεύτερης αλυσίδας καθορίζεται από την αρχή της συμπληρωματικότητας. Απάντηση: A - G - A - T - C - A - T - T - A.

2) Υπάρχουν 18 νουκλεοτίδια (100%) σε δύο κλώνους αυτού του τμήματος DNA. Απάντηση: A \u003d 7 νουκλεοτίδια (38,9%) T \u003d 7 - (38,9%). G \u003d 2 - (11,1%) και C \u003d 2 - (11,1%).

II. Στο θέμα "Μεταβολισμός και μετασχηματισμός ενέργειας στο κύτταρο" λύστε προβλήματα για τον προσδιορισμό της πρωτογενούς δομής της πρωτεΐνης από τον κώδικα του DNA. γονιδιακή δομή σύμφωνα με την πρωτογενή δομή της πρωτεΐνης, για παράδειγμα, εργασία Νο. 2. Προσδιορίστε την πρωτογενή δομή της συντιθέμενης πρωτεΐνης, εάν τα νουκλεοτίδια βρίσκονται στην ακόλουθη αλληλουχία στη θέση μιας αλυσίδας DNA: GATACAATGGTTCGT.

1. Χωρίς παραβίαση της αλληλουχίας, ομαδοποιήστε τα νουκλεοτίδια σε τρίδυμα: GAT - ACA - ATG - GTT - CGT.
2. Δημιουργήστε ένα συμπληρωματικό σκέλος του i-RNA: CUA - UGU - UAC - CAA - HC A.

ΕΠΙΛΥΣΗ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ

3. Σύμφωνα με τον πίνακα του γενετικού κώδικα, προσδιορίστε τα αμινοξέα που κωδικοποιούνται από αυτές τις τριπλέτες. Απάντηση: leu-cis-tir-glun-ala. Παρόμοιοι τύποι εργασιών επιλύονται με παρόμοιο τρόπο με βάση τις αντίστοιχες κανονικότητες και ακολουθίες που εμφανίζονται στο κελί των διεργασιών.

Γενετικές εργασίες επιλύονται στο θέμα «Βασικά πρότυπα κληρονομικότητας». Αυτές είναι εργασίες για μονοϋβριδικές, διυβριδικές διασταυρώσεις και άλλα πρότυπα κληρονομικότητας, για παράδειγμα, εργασία Νο. 3. Όταν διασταυρώθηκαν μαύρα κουνέλια, λήφθηκαν 3 μαύρα κουνέλια και 1 λευκό στους απογόνους. Προσδιορίστε τους γονότυπους των γονέων και των απογόνων.

1. Καθοδηγούμενοι από το νόμο της διάσπασης χαρακτηριστικών, ορίστε τα γονίδια που καθορίζουν την εκδήλωση κυρίαρχων και υπολειπόμενων χαρακτηριστικών σε αυτή τη διασταύρωση. Μαύρο κοστούμι-Α, λευκό - α;
2. Προσδιορίστε τους γονότυπους των γονέων (δίνοντας σχιστούς απογόνους σε αναλογία 3:1). Απάντηση: Α.
3. Χρησιμοποιώντας την υπόθεση της καθαρότητας των γαμετών και τον μηχανισμό της μείωσης, γράψτε ένα σχήμα διασταύρωσης και προσδιορίστε τους γονότυπους των απογόνων.

Απάντηση: ο γονότυπος του λευκού κουνελιού είναι αα, οι γονότυποι των μαύρων κουνελιών είναι 1 ΑΑ, 2Αα.

Στην ίδια σειρά, χρησιμοποιώντας τα κατάλληλα μοτίβα, επιλύονται και άλλα γενετικά προβλήματα.