Решебник по биологии 11 класс Беляев §34

Примеры выполнения живыми организмами функций:

1) энергетическая – расщепление глюкозы в митохондриях клеток животных и растений для выработки АТФ, например, в процессе клеточного дыхания у человека;

2) концентрированная – накопление крахмала в клубнях картофеля или жиров в горбах верблюда;

3) деструктивная – разложение органических остатков сапротрофными грибами, например, плесенью, или бактериями, разрушающими мертвую древесину;

4) средообразующая – деятельность кораллов, формирующих коралловые рифы, или деревьев, создающих лесные экосистемы;

5) транспортная – перенос кислорода эритроцитами в крови позвоночных животных или транспорт воды по сосудистым тканям у растений.

Если концентрация кислорода в атмосфере увеличится до 30 %, это приведет к усилению процессов окисления. Горение и разложение органических веществ ускорятся, что может повлиять на частоту природных пожаров. Кроме того, высокий уровень кислорода благоприятен для аэробных организмов, но может негативно сказаться на анаэробных бактериях, изменяя их численность и функцию в экосистеме.

Если же концентрация кислорода уменьшится до 10 %, аэробные организмы испытают дефицит кислорода, что может привести к массовым вымираниям. Усилится роль анаэробных процессов, таких как брожение и денитрификация, что может изменить круговорот веществ в биосфере.

Превращение гидрокарбоната кальция в карбонат кальция в воде можно выразить следующим уравнением реакции:

Ca(HCO₃)₂→CaCO₃↓+CO₂+H₂O

Этот процесс играет важную роль в образовании известняковых осадочных пород.

Биогеохимический круговорот азота включает несколько этапов. Азот из атмосферы фиксируется азотфиксирующими бактериями, превращаясь в аммонийные соединения. Затем нитрифицирующие бактерии окисляют аммоний до нитритов и нитратов, которые могут быть усвоены растениями. После потребления растительной органики животными и микроорганизмами органический азот вновь превращается в аммонийные соединения в процессе аммонификации. Часть азота возвращается в атмосферу благодаря денитрифицирующим бактериям, завершая цикл.

Приведите примеры осадочных горных пород, содержащих фосфор. Напишите формулы соединений фосфора, входящих в состав этих руд.

Фосфор входит в состав осадочных горных пород, таких как апатиты и фосфориты. Формулы соединений фосфора, содержащихся в этих породах, включают:

Фторапатит – Ca₅(PO₄)₃F;

Хлорапатит – Ca₅(PO₄)₃Cl;

Гидроксиапатит – Ca₅(PO₄)₃OH.

Эти минералы играют ключевую роль в круговороте фосфора и используются в производстве удобрений.

Функции живых организмов в биосфере:

1) энергетическая (обеспечение фиксации энергии солнечного излучения и преобразование энергии химических связей неорганических соединений);

2) концентрированная (избирательное накапливание различных химических элементов и соединений);

3) деструктивная (осуществление разложения органики вплоть до минеральных веществ и разрушение некоторых неорганических соединений);

4) средообразующая (изменение физико-химических свойств окружающей среды);

5) транспортная (перемещение в пространстве значительных количеств веществ и энергии, например, во время миграций).

Вода участвует в реакциях гидролиза и осмотических процессах, а также является субстратом фотолиза в световой фазе фотосинтеза. Кислород используется в процессе клеточного дыхания в митохондриях, где он является конечным акцептором электронов в цепи переноса, образуя воду. Углекислый газ, в свою очередь, является продуктом клеточного дыхания и субстратом для фотосинтеза, где он фиксируется в цикле Кальвина с образованием органических соединений.

Основным источником свободного кислорода в атмосфере является деятельность разных групп фотосинтезирующих организмов, которые используют углекислый газ и воду. Он включен в состав как органических, так и неорганических соединений, в том числе, и воды. Из атмосферы кислород выводится при дыхании большинства живых организмов, а в неживом мире – в процессах окисления. Часть кислорода выводится из круговорота при захоронении карбонатов.

Основным источником азота в природе является атмосферный воздух (занимает по объему около 80%). Связанные формы азота, которые доступны большинству эукариот и необходимы для их жизнеобеспечения, образуются двумя путями:

1) образование оксидов азота во время грозовых разрядов;

2) биогенная фиксация азота (в такой фиксации принимает участие несколько групп прокариот – превращающие атмосферный азот в аммиак, превращающие аммиак в нитриты и превращающие нитриты в нитраты; в виде ионов аммония и нитрат-ионов азот может использоваться растениями).

Для промышленной фиксации азота применяется метод Габера-Боша, при котором молекулы азота и водорода при высокой температуре (400 – 500°C) и давлении (200 – 300 атм.) в присутствии железного катализатора реагируют с образованием аммиака (NH₃).

Владимир Иванович Вернадский: жизнь и научные достижения

Владимир Иванович Вернадский (1863 – 1945 гг.) – выдающийся российский и советский ученый, естествоиспытатель, основатель учения о биосфере и ноосфере. Он внес значительный вклад в развитие геохимии, биогеохимии и радиогеологии.

Вернадский родился в Санкт-Петербурге, в семье профессора. Он получил блестящее образование, обучаясь в Санкт-Петербургской академии наук, а затем стажируясь в Европе. В своей научной деятельности он активно изучал химический состав Земли, влияние живых организмов на преобразование веществ и круговороты элементов в природе.

Одним из важнейших достижений Вернадского стало развитие концепции биосферы, в которой он рассматривал живые организмы как мощную геологическую силу, изменяющую химический состав Земли. Он также заложил основы учения о ноосфере – стадии развития биосферы, в которой разумная деятельность человечества становится определяющим фактором в ее эволюции.

Его труды способствовали развитию радиогеологии, что позволило использовать радиоактивные элементы в исследованиях земной коры. Также он участвовал в организации Академии наук СССР и основал Радиевый институт, сыгравший важную роль в изучении радиоактивности.

Владимир Вернадский оставил значительное наследие. Его идеи о взаимодействии живого и неживого вещества легли в основу современных экологических и геохимических исследований.

Роль атмосферы, гидросферы и литосферы в биогеохимическом круговороте

Атмосфера, гидросфера и литосфера играют ключевую роль в биогеохимических циклах Земли, обеспечивая непрерывный обмен веществ между живыми организмами и окружающей средой.

Атмосфера – газовая оболочка Земли, содержащая кислород, углекислый газ, азот и другие газы, необходимые для жизни. В процессе фотосинтеза растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород, который затем используется живыми организмами для дыхания. Азотный цикл включает фиксацию атмосферного азота бактериями, его усвоение растениями и последующий возврат в атмосферу при разложении органики.

Гидросфера – совокупность всех водных ресурсов Земли, включая океаны, моря, реки и подземные воды. Вода участвует во всех биохимических процессах, обеспечивая транспорт веществ, растворение и перераспределение элементов. Круговорот воды включает испарение, конденсацию и осадки, обеспечивая снабжение живых организмов влагой и минералами.

Литосфера – твердая оболочка Земли, содержащая горные породы и минералы. В процессе выветривания и эрозии горные породы высвобождают химические элементы, которые затем поступают в почву, воду и организмы. Организмы, в свою очередь, разрушают породы (например, корни растений) и способствуют образованию новых минералов, тем самым влияя на круговорот элементов.

а)

Биогеохимический круговорот – это циклическое движение химических элементов и их соединений между живыми организмами и окружающей средой, включающее биотические и абиотические процессы.

б)

Схемы круговоротов:

1) круговорот кислорода: фотосинтез → выделение кислорода в атмосферу → дыхание и окисление органических веществ → образование углекислого газа → потребление CO₂ в фотосинтезе.

2) круговорот воды: испарение воды → конденсация в атмосфере → выпадение осадков → поглощение растениями и животными → испарение и транспирация.

Круговороты кислорода, углерода и водорода тесно связаны через процессы фотосинтеза и дыхания. В ходе фотосинтеза растения используют воду (источник водорода) и углекислый газ (источник углерода) для синтеза органических веществ, выделяя кислород в атмосферу. Живые организмы потребляют кислород и органические соединения, выделяя углекислый газ и воду в окружающую среду. Таким образом, эти элементы постоянно перетекают между биосферой, атмосферой и гидросферой.

Сукцессия – это закономерная и направленная смена на определенном участке земной поверхности одних состояний экосистемы другими.