Forelesning 1. Generelle kjennetegn ved FCNS som vitenskap
Generelle kjennetegn ved fysiologien til sentralnervesystemet som en gren av biologi: emne, mål, mål, forbindelser med andre vitenskaper.
Funksjoner av nervesystemet.
Historie om utviklingen av hjernefysiologi. Betydningen av forskningen til M. Hall, I.M. Sechenova, I.P. Pavlova, N.E. Vvedensky, Ch Sherrington og andre.
Nevrofysiologiens bidrag til forståelsen av mental aktivitet.
Kort beskrivelse av hovedmetodene for å studere hjernefunksjoner: elektroencefalografi, fremkalt potensialmetode, funksjonell datatomografi, metode for å irritere og slå av områder i sentralnervesystemet, etc.
Introduksjon
FCNS refererer til vitenskapene som studerer mennesker. «Problemet vitenskapen står overfor når de studerer mennesket, er at mennesket må studere seg selv. Og i henhold til K. Gödels teorem "Om ufullstendighet": under visse forhold (systemets lukkethet), "på språket i dets beskrivelse er det en sann, ubeviselig uttalelse." Dette betyr for eksempel at hvis du er i et auditorium, kan du gjette temperaturen på luften i det, men det er umulig å bevise nøyaktig hva verdien er uten å overlate "auditorium"-systemet til et høyere ordens system "space ”, hvor du kan finne et termometer. I denne forbindelse har "publikum" informasjonufullstendighet, som bare kan overvinnes ved å forlate den i et mer komplekst system.
Derfor er teoretisk uoverkommelig ufullstendighet alltid til stede i et lukket eller betinget begrenset system. De. på språket til en persons beskrivelse av en person, kan det være sanne utsagn, men de vil ikke kunne bevises. En person kan bare forstås fullt ut av en metasystemenhet, som er i ferd med å utvikle seg på et nivå som er betydelig høyere enn det menneskelige. Derfor har målet for de esoteriske aspektene ved alle religioner og tilsvarende mystiske skoler alltid vært manifestasjonen av det guddommelige i mennesket, for bare fra Skaperens nivå kan man forstå "hvem er jeg?", "hvor kommer jeg fra ?” og for hva?".
Fra det nivået «menneskelig» vitenskap befinner seg på, kan man bare fremsette teoretiske hypoteser og søke bekreftelse eller tilbakevisning av dem.
Selvfølgelig studerer vitenskapen med suksess strukturen til menneskekroppen innenfor de grensene som er tilgjengelige for instrumentene. Med forbedring av instrumenter lærer vitenskapen mer og mer, men denne prosessen kan aldri fullføres fullstendig, fordi det uendelige ikke kan kjennes med endelige midler.
Det er klart at det å fastslå dette faktum slett ikke betyr en oppfordring om å stoppe vitenskapelig forskning på mennesker. Denne aktiviteten er veldig nødvendig for at en person skal utvikle sin rasjonelle del av sinnet - fornuft. Dette handler bare om egenskapene til den vitenskapelige metoden, ikke om den er verdt å bruke.»
Generelle kjennetegn ved fysiologien til sentralnervesystemet som en gren av biologien: emne, mål, mål, forbindelser med andre vitenskaper
Fysiologi (fra gresk - "physis" - natur, "logoer" - ord) er vitenskapen om funksjonene og mekanismene for vital aktivitet til hele organismen, dens systemer, organer, vev, celler.
Fysiologi studerer både den synlige (fenomenologiske) siden av kroppens livsaktivitet og ytre usynlige fysiologiske mekanismer.
Fysiologi kan gi et helhetlig bilde av funksjonen til en organisme hvis den undersøker dens vitale aktivitet på alle nivåer av organisering av levende ting: molekylære, organ-vev, organsystemer og organismenivåer.
FCNS studerer funksjoner og mekanismer for vital aktivitet i sentralnervesystemet og dets individuelle strukturer, som det viktigste reguleringssystemet i kroppen.
Punkt: funksjon av sentralnervesystemet.
Mål for FCNS:
– kunnskap om grunnleggende lover, prinsipper og mekanismer for funksjonen til sentralnervesystemet og dets individuelle strukturer som det viktigste regulatoriske leddet for å sikre menneskekroppens vitale funksjoner;
Studie av generelle mønstre, prinsipper og mekanismer for funksjon av sentralnervesystemet på mikro- og makronivå; private funksjoner til sentralnervesystemets strukturer og deres relasjoner.
Utvikling av ideer om det naturvitenskapelige grunnlaget for den menneskelige psykens funksjon.
Fremme dannelsen av evnen til å analysere manifestasjoner av en persons funksjonelle tilstand fra et fysiologisk synspunkt; skille mellom nevrologiske og mentale dysfunksjoner.
Oppgaver til Federal Center for Taxation er å avsløre mekanismene for nerveregulering, arten og mekanismene for interaksjon av nervestrukturer og bruke dataene til praktiske formål.
Forbindelser med andre vitenskaper: Nært knyttet til nevrobiologi, psykologi, nevrologi, klinisk nevrofysiologi, elektrofysiologi, etologi, nevroanatomi og andre vitenskaper som studerer hjernen.
Funksjoner av nervesystemet
En av de viktigste egenskapene til kroppen er konstansen til det indre miljøet. Dette konseptet ble introdusert av den franske forskeren Claude Bernard.
Internt miljø bestemt av sammensetningen og egenskapene til blod, lymfe og intercellulær væske i kroppen.
I 1929 introduserte den amerikanske fysiologen W. Cannon konseptet homeostase for å betegne tilstandene og prosessene som sikrer kroppens stabilitet.
Homeostase er biologiske systemers evne til å motstå endringer og opprettholde dynamisk relativ konstanthet av sammensetning og egenskaper.
Eksempel: Etter å ha spist øker blodsukkernivået, bukspyttkjertelen stimulerer frigjøringen av insulin, noe som fører til en reduksjon i blodsukkernivået. Hvis nivået faller under det normale, øker frigjøringen av hormonet glukagon, og øker igjen nivået av glukose i blodet til det optimale nivået. Et annet eksempel ville være å spise altfor salt mat. Hvordan fjernes overflødig salt? Vi blir tørste og konsumerer mer vann; overflødig salt skilles ut gjennom nyrene med dette vannet.
Enhver organisme fra primitiv til den mest komplekse for sin eksistens under alle forhold og på forskjellige aktivitetsnivåer må opprettholdes på samme nivå homeostase- stabil ulikhet mellom det indre miljøet i kroppen og miljøet.
Dette er bare mulig med ordnede strømmer av stoffer, energi og informasjon inn og ut av kroppen. For å gjøre dette, må kroppen motta og evaluere informasjon om tilstanden til det ytre og indre miljøet og, under hensyntagen til umiddelbare behov, bygge atferdsprogrammer.
Denne funksjonen utføres av nervesystemet, som, med ordene til I.P. Pavlov, er "et usigelig komplekst og subtilt kommunikasjonsinstrument, forbindelse av mange deler av kroppen med hverandre og kroppen som et svært komplekst system med et uendelig. antall ytre påvirkninger."
Dermed inkluderer de viktigste funksjonene til nervesystemet:
1). Integrativ koordineringsfunksjon– administrere arbeidet til alle organer og systemer og sikre kroppens funksjonelle enhet. Kroppen reagerer på enhver påvirkning som en enkelt helhet, og måler og underordner behovene og evnene til forskjellige organer og systemer.
2). Tilpasning-trofisk funksjon - en funksjon av det sympatiske nervesystemet som sikrer tilpasning av kroppen til virveldyr og mennesker til endrede miljøforhold ved å endre nivået av metabolisme av alle organer og vev. På. f. utføres gjennom fysisk-kjemiske, biokjemiske endringer som skjer under påvirkning av impulser som beveger seg langs de sympatiske nervene direkte til organene.
3). Berøringsfunksjon– innhenting av informasjon om tilstanden til det ytre og indre miljøet fra spesielle oppfattende celler eller endene til nevroner - reseptorer.
4). Refleksjonsfunksjon, inkludert mentale, Og minnefunksjon – bearbeiding, evaluering, lagring, reproduksjon og glemme av mottatt informasjon.
5). Atferdsprogrammering. Basert på innkommende og allerede lagret informasjon, bygger nervesystemet enten nye programmer for interaksjon med omgivelsene, eller velger det best egnede av de eksisterende programmene. I sistnevnte tilfelle, artsspesifikke programmer fastsatt genetisk eller programmer utviklet i prosessen med individuelle læring (betingede reflekser, motoriske og mentale stereotypier, etc., ikke arvelig). Gjennomføringen av ethvert program involverer arbeidsorganer (muskler og kjertler), som endrer deres funksjonelle aktivitet avhengig av signalene mottatt fra sentralnervesystemet.
6) . Gjeldende kontroll av riktig utførelse av programmet: Resultatene av atferden vurderes hele tiden, og ut fra denne vurderingen kan det gjøres justeringer av atferdsprogrammet.
HOMEOSTASIS, homeostase (fra homeo... og gresk stas- immobilitet, tilstand), biologiske systemers evne til å motstå endringer og opprettholde dynamisk relativ konstans av sammensetning og egenskaper. Begrepet "Homeostase" ble foreslått av W. Cannon i 1929 for å karakterisere tilstandene og prosessene som sikrer kroppens stabilitet. Imidlertid ble ideen om eksistensen av fysiologiske mekanismer rettet mot å opprettholde konstansen til det indre miljøet i kroppen uttrykt tilbake i andre halvdel av 1800-tallet av C. Bernard, som vurderte stabiliteten til fysiske og kjemiske forhold i det indre miljøet som grunnlag for levende organismers frihet og uavhengighet i et ytre miljø i kontinuerlig endring. Fenomenene homeostase observeres på forskjellige nivåer av biologisk organisering.
Homeostase er fysiologisk. Fremveksten av liv på jorden, utseendet til encellede organismer, var assosiert med dannelse og kontinuerlig vedlikehold i cellen gjennom hele livet av spesifikke fysisk-kjemiske forhold som skilte seg fra miljøforhold. I flercellede organismer oppstår et indre miljø der cellene i ulike organer og vev er lokalisert, og homeostasemekanismer utvikles og forbedres. Under evolusjonen dannes spesialiserte organer i sirkulasjons-, respirasjons-, fordøyelseskanalen, ekskresjonsorganer, etc. som er involvert i å opprettholde homeostase. Marine virvelløse dyr har homeostatiske mekanismer for å stabilisere volumet, ionesammensetningen og pH til indre væsker. For dyr som gikk over til liv i ferskvann og på land, samt for virveldyr som vandret fra ferskvann til havet, ble det dannet osmoreguleringsmekanismer som sikrer konstant konsentrasjon av osmotisk aktive stoffer inne i kroppen. Homeostase er mest perfekt hos pattedyr, noe som forbedrer deres evne til å tilpasse seg miljøet. Takket være homeostase, konstansen av volumet av blod (isovolemi) og andre ekstracellulære væsker, konsentrasjonen av ioner og osmotisk aktive stoffer i dem (isosomia), konstanten av pH i blodet, sammensetningen av proteiner, lipider og karbohydrater i den er sikret. Hos fugler og pattedyr reguleres kroppstemperaturen innenfor snevre grenser (isotermi). Ytterligere fysiologiske mekanismer sikrer stabilisering av det indre miljøet til individuelle organer (for eksempel bestemmer blod-hjerne- og blod-oftalmiske barrierer de spesielle egenskapene til væskene som omgir cellene i hjernen og øynene).
Homeostase oppnås ved et system av fysiologiske reguleringsmekanismer. Den viktigste, integrerende funksjonen utføres av sentralnervesystemet og spesielt hjernebarken, påvirkningen av det sympatiske nervesystemet, tilstanden til hypofysen, binyrene og andre endokrine kjertler, og graden av utvikling av effektororganer er; av stor betydning. Et eksempel på et komplekst homeostatisk system, inkludert ulike reguleringsmekanismer, er systemet for å sikre optimalt blodtrykksnivå, som reguleres etter prinsippet om kjedereaksjoner med tilbakemelding: endringer i blodtrykket oppfattes av vaskulære baroreseptorer, signalet overføres til vaskulære sentre, endringer i tilstanden som fører til endringer i vaskulær tone og hjerteaktivitet; samtidig slås det nevrohumorale reguleringssystemet på og blodtrykket går tilbake til det normale.
Forstyrrelser i mekanismene som ligger til grunn for homeostatiske prosesser regnes som "homeostasesykdommer." Med noen konvensjon inkluderer disse funksjonelle forstyrrelser i kroppens normale funksjon assosiert med tvungen restrukturering av biologiske rytmer, etc. Kunnskap om mønstrene for menneskelig homeostase er av stor betydning for valg av effektive og rasjonelle metoder for behandling av mange sykdommer.
Hos planter er plasmalemma og tonoplast av primær betydning for å opprettholde homeostase på cellenivå. Den første regulerer tilstrømningen av ernæringsioner og vann inn i cellen fra det ytre miljø og frigjøring av ballast og overflødige ioner H +, Na +, Ca 2+, den andre regulerer inngangen av reservesubstrater inn i protoplasmaet fra vakuolene når det er mangel på dem og fjerning inn i vakuolen når det er et overskudd. Stabilisering av det osmotiske potensialet til celler utføres hovedsakelig ved å opprettholde en viss intracellulær konsentrasjon av K+ og anioner. På vevsnivå deltar plasmodesmata, som regulerer de intercellulære strømmene av karbohydrater og andre substrater, i å opprettholde homeostase.
Homeostase er genetisk, eller populasjon, evnen til en populasjon til å opprettholde den relative stabiliteten og integriteten til den genotypiske strukturen under skiftende miljøforhold. Det oppnås ved å opprettholde genetisk balanse i frekvensen av alleler under fri kryssing av individer i populasjoner ved å opprettholde heterozygositet og polymorfisme, en viss hastighet og retning av mutasjonsprosessen. Studiet av homeostase er en presserende oppgave når man studerer mønstrene for mikroevolusjon. Utviklingshomeostase er evnen til en gitt genotype til å skape en spesifikk fenotype under et bredt spekter av forhold.
Konseptet "Homeostase" er mye brukt i økologi for å karakterisere tilstanden til økosystemene og deres stabilitet. Takket være homeostase opprettholdes konstanten av artssammensetningen og antall individer i biocenoser.
Mekanismer for stabilisering av levende systemer
Gjennom hele livet opprettholder en celle spesifikke fysisk-kjemiske forhold som skiller seg fra miljøforhold. Evnen til biologiske systemer til relativt å motstå endringer og opprettholde dynamisk relativ konstanthet av sammensetning og egenskaper kalles homeostase. Fenomenet homeostase observeres på alle nivåer av biologisk organisering. Evnen til biologiske systemer til automatisk å etablere og opprettholde visse biologiske indikatorer på et konstant nivå kalles selvregulering. Med selvregulering påvirker ikke kontrollfaktorer systemet fra utsiden, men dannes i det uavhengig. Avviket til enhver vital faktor fra homeostase tjener som en drivkraft for mobilisering av mekanismer som gjenoppretter den. For eksempel øker en økning i kroppstemperaturen i varmen svetting, og kroppstemperaturen synker til det normale. Manifestasjonene og mekanismene for selvregulering av supraorganismale systemer - populasjoner og biocenoser - er forskjellige. På dette nivået opprettholdes stabiliteten til strukturen til populasjoner og deres antall, og dynamikken til alle komponenter i økosystemene i endrede miljøforhold er regulert. Biosfæren i seg selv er et eksempel på å opprettholde en homeostatisk tilstand og manifestasjonen av selvregulering av levende systemer. Alle organismer har den iboende egenskapen å reprodusere sin egen art, og sikre kontinuiteten og kontinuiteten i livet.
Reproduksjon i levende vesener kan reduseres til to former: aseksuell og seksuell. Den eldste formen for reproduksjon er aseksuell . Den er vanlig hos encellede organismer, men kan også være karakteristisk for flercellede sopp, planter og dyr (den er sjelden hos høyt organiserte dyr). Den enkleste formen for aseksuell reproduksjon er karakteristisk for virus. Deres reproduksjonsprosess er assosiert med evnen til å selvduplisere nukleinsyremolekyler. I forhold til andre organismer som formerer seg aseksuelt, skiller de seg reproduksjon ved sporulering Og vegetativ forplantning . Reproduksjon ved sporulering er assosiert med dannelsen av spesialiserte celler - sporer, som inneholder en kjerne og cytoplasma, er dekket med en tett membran og er i stand til langsiktig eksistens under ugunstige forhold, noe som gir opphav til datterindivider. Slik reproduksjon er typisk for bakterier, alger, sopp, moser og bregner. Vegetativ forplantning er dannelsen av et nytt individ fra en del av forelderen. Oppstår ved å skille en del fra moderorganismen og transformere den til en datterorganisme. Karakteristisk for flercellede organismer. De mest mangfoldige formene for vegetativ forplantning hos planter er stiklinger, løker, knopper osv. Hos dyr skjer vegetativ forplantning enten ved deling eller ved knoppskyting, når det dannes en utvekst på mors kropp - en knopp, hvorfra et nytt individ utvikler seg . Knoppene kan løsne fra forelderen eller forbli festet til den, noe som resulterer i en koloni (som i korallpolypper). Fragmentering av kroppen til et flercellet dyr kan forekomme i deler, hvoretter hver del utvikler seg til et nytt dyr. Slik reproduksjon er typisk for svamper, hydraer, sjøstjerner og noen andre organismer.
I seksuell reproduksjon to foreldreindivider deltar, og bidrar med en kjønnscelle hver - en kjønnscelle. Hver gamete bærer halvparten av settet med kromosomer. Som et resultat av fusjonen av to gameter dannes en zygote, hvorfra en ny organisme utvikler seg. Zygoten mottar de arvelige egenskapene til begge foreldrene. Sammen med dioecious former er det grupper av dyr og planter som har både mannlige og kvinnelige reproduksjonsorganer i en organisme - hermafroditter (selvbestøvende planter: hvete, bygg, etc.).
Reproduksjonsproblem – overføring av arvelig informasjon til påfølgende generasjoner. Kroppen går gjennom alle stadier av individuell utvikling - ontogenese: vokser, utvikler seg, reproduserer, eldes, dør. Endringer i ytre forhold kan fremskynde eller bremse utviklingen av organismen. Det begrensede individuelle livet til organismer er en av de nødvendige betingelsene for utviklingen av liv på planeten.
Superorganismesystemer (populasjoner, biocenoser, biosfæren som helhet) er også i stand til å reprodusere seg selv, utvikle seg og endre seg over tid.
Handlingen til Le Chateliers prinsipp i biosfæren
Le Chateliers prinsipp ble empirisk utledet for kjemisk likevekt: når en ytre påvirkning tar systemet ut av en tilstand av stabil likevekt, skifter denne likevekten i retningen som effekten av den ytre påvirkningen avtar. La oss vurdere en reversibel kjemisk reaksjon, når en direkte prosess stimulerer en omvendt prosess.
2H2 + O2 2H2O + Q
Denne reaksjonen fortsetter med frigjøring av varme. Det er mulig å evaluere påvirkningen av ulike faktorer på tilstanden til dynamisk likevekt (når hastighetene for forover- og bakreaksjoner er de samme). Hvis temperaturen i det foreslåtte systemet senkes, vil likevekten i henhold til Le Chateliers prinsipp skifte mot reaksjonsproduktene, siden reaksjonen er eksoterm. Øker du temperaturen, så mot utgangsstoffene. Når trykket øker vil likevekten skifte i retning av avtagende trykk i systemet, dvs. mot reaksjonsproduktene.
Økologi lånte denne loven i en generalisert form: En ytre påvirkning som kaster systemet ut av balanse stimulerer prosesser i det som har en tendens til å svekke resultatene av denne interaksjonen.
I biosfæren realiseres denne loven i form av evnen til å autoregulere og opprettholde den relative konstansen til viktige parametere til en organisme eller fellesskap av organismer (homeostase). Implementeringen av dette prinsippet er basert på global biotisk regulering av miljøet. Gjennom hele sin eksistens har biosfæren vært utsatt for plutselige ytre forstyrrelser: meteorittfall, vulkanutbrudd og andre naturkatastrofer. På grunn av aktiviteten til levende materie etter slike forstyrrelser ble det imidlertid sikret en tilbakevending til den opprinnelige likevektstilstanden.
Også V.I. Vernadsky bemerket den enorme rollen til biota i å stabilisere tilstanden til miljøet, siden konsentrasjonen av alle elementer som er viktige for levende organismer er regulert av biologiske prosesser. Biota dannet gigantiske steinavsetninger, jordens oksygenatmosfære og jord. Biotaen utøver den mest fullstendige kontroll over biogene elementer, og kontrollerer sirkulasjonen deres. Takket være dette reguleres miljøets tilstand og sikres optimale leveforhold med høyeste presisjon. I løpet av de milliarder av årene livet har eksistert, har det ikke vært slike miljøforstyrrelser som ville føre til ødeleggelse av biosfæren som helhet. Biota kan ikke påvirke fluksen av solstråling eller intensiteten av tidevannet. Men ved målrettet å endre konsentrasjonen av næringsstoffer i miljøet i samsvar med Le Chateliers prinsipp, kan det kompensere for konsekvensene av katastrofale prosesser. Overskudd av karbondioksid i det ytre miljø kan for eksempel omdannes av biota til lavaktive organiske former, og mangelen kan fylles på på grunn av nedbrytning av organiske stoffer som finnes i humus og torv.
Forstyrrelse av strukturen til biota under økonomisk aktivitet kan forstyrre den korrelerte interaksjonen mellom biologiske arter i naturen for å opprettholde sykluser av stoffer og føre til ødeleggelse av biosfæren.
Vannforbruket til bedrifter i ulike grupper er preget av betydelige ujevnheter. For å estimere volumet av industrielt vannforbruk, brukes konseptet "produksjonsvannintensitet", som forstås som volumet vann (m3) som kreves for å produsere 1 tonn produkt. I tabellen Figur 4 viser vannintensiteten ved ulike typer produksjon.
Det største vannforbruket i industrien er i energi-, kjemisk-, petrokjemisk-, tremasse- og papirindustrien, jernholdig og ikke-jernholdig metallurgi. Et termisk kraftverk med en kapasitet på 300 MW bruker 120 m 3 vann per sekund, eller 300 millioner m 3 /år. Vannforbruket i industrien vokste spesielt raskt på 1900-tallet, da ekstremt vannkrevende industri begynte å utvikle seg, som organisk syntese og petrokjemikalier.I landbruket er høyt vannforbruk hovedsakelig knyttet til vannet landbruk. Å dyrke 1 tonn hvetei vekstsesongen 1500 m3 kreves, 1 tonn ris – 8000 m3, 1 tonn bomull – 5000 m3 . Under forhold med rask vekst av planetens befolkning, spiller vanning en stadig viktigere rolle for å øke effektiviteten til jordbruket som den viktigste kilden til å gi folk mat.
Verktøy har en spesiell plass i bruken av vannressurser: til husholdnings- og drikkeformål og til husholdningsformål. For å drikke bruker en person 2,0–2,5 liter per dag. I følge SNiP i Russland er standard vannforbruk per dag per person 250 liter, til sammenligning i andre utviklede land - 150–200 liter. I forskjellige land og forskjellige byer er vannforbruket forskjellig, l/(dag · person):
Overdreven pumping av vann på grunn av økt forbruk har ført til en nedgang i grunnvannsnivået på alle kontinenter. I Kina og India, to av verdens største folkerike land, er matforsyningen avhengig av vannet landbruk. I India er vannuttaket fra akviferer mer enn 2 ganger større enn akkumuleringen, så i India nesten overalt synker nivåene av ferskvannsakviferer med 1–3 m årlig. På øya Mallorca (utenfor Spanias kyst) er det foreløpig ikke noe ferskvann i det hele tatt de tre avsaltningsanleggene sørger for. Øya er laget av stein og antas en gang å ha vært en del av kontinentet. Ferskvannsreservene på Mallorca var veldig store etter at de ble separert fra den iberiske halvøy. For å dyrke myrområdet har innbyggerne på øya i tidligere århundrer pumpet ut vann ved hjelp av vindturbiner. Det viste seg at dette vannet kun fylte tomrommene i steinene.
Vannforbruket øker hvert år, folk bruker mye mer av reservene, så i nær "fremtid" kan problemet med vannmangel dukke opp i mange land. Mangel på ferskvann er allerede følt i Nederland, Belgia, Luxembourg og Ungarn. Destillert vann brukes i Kuwait, Algerie, Libya, og kraftige avsaltningsanlegg er installert i California og Aklahoma. Ifølge Verdens helseorganisasjon lider 1,2 milliarder mennesker av vannmangel. Vannforsyningen til befolkningen i vårt land er en av de høyeste i verden, så ferskvann brukes ekstremt uøkonomisk. Men det er allerede vanskeligheter med å gi befolkningen drikkevann av høy kvalitet. Kanskje en dag får vi ferskvann fra sjøvann, men det må sies at avsaltingsmetoder er dyre og komplekse.
Forskere mener at det ikke er krystallklart vann på jorden, og alt ferskvann har allerede passert gjennom teknosfæren, så det endrer sin kvalitative sammensetning. Hovedårsaken til den moderne nedbrytningen av jordens naturlige vann er menneskeskapt forurensning. Dens viktigste kilder:
Industrielt avløpsvann;
Kommunalt avløpsvann fra byer og andre befolkede områder;
Avrenning fra vanningsanlegg, overflateavrenning fra åkre og andre landbruksanlegg;
Atmosfærisk avsetning av forurensninger på overflaten av vannforekomster og avløpsbassenger.
Menneskeskapt forurensning av hydrosfæren har nå blitt global i naturen og har betydelig redusert de tilgjengelige utnyttebare ferskvannsressursene på planeten. Det totale volumet av industri-, landbruks- og kommunalt avløpsvann er ≈ 1300 km 3 . Den totale massen av hydrosfæreforurensninger er ≈ 15 milliarder tonn per år.
liv oppsto aldri, men har alltid eksistert
17. Individuell utvikling av organismer, som dekker alle endringer fra fødsel til død kalles...
ontogenese
18. Evnen til biologiske systemer til å motstå endringer og opprettholde dynamisk relativ konstans i sammensetningen kalles ...
homeostase
19. En metodisk tilnærming til spørsmålet om livets opprinnelse, basert på troen på forrangen til et makromolekylært system med egenskapene til den primære genetiske koden kalles...
genobiose
20. Et av de viktigste tegnene på levende ting er:
evne til selvreproduksjon
Menneske - fysiologi, helse, kreativitet, følelser, ytelse
Den nye vitenskapen om helse til sinn og kropp kalles...
valeologi
Intelligens er...
evne til å tenke rasjonelt
REM eller paradoksal søvn er en drøm
ved siden av den vanlige "sakte"
Menneskelig helse - ifølge...
objektiv tilstand
Et kunstig intelligenssystem er et system som modellerer og reproduserer visse typer...
menneskelig mental aktivitet
6. Et av stadiene i den kreative prosessen er inspirasjon, innsikt. Hva skjer på dette stadiet...
verifisering av ideens sannhet, dens påfølgende bevisste utvikling og formalisering
Men ifølge Verdens helseorganisasjon (WHO) er helse...
en tilstand av fullstendig fysisk, åndelig og sosialt velvære
Det russiske ordtaket "morgenen er klokere enn kvelden" sier Fr.
det ubevisstes arbeid om natten
9. Det er kjent at til tross for den nesten fullstendige kjemiske og anatomiske identiteten til hjernehalvdelene, skiller de seg funksjonelt. Funksjonene til venstre hjernehalvdel er:
En tale
B) fantasiarbeid
B) logisk tenkning
D) oppfatning av musikk og maleri
10. Det er kjent at hjernehalvdelene er funksjonelt asymmetriske:
"venstre halvkule" tenkning - diskret, analytisk; "høyre hjernehalvdel" - romlig-figurativ. Funksjonene til venstre hjernehalvdel inkluderer:
logisk tenkning
11. Det er kjent at hjernehalvdelene er funksjonelt asymmetriske: "venstre halvkule"-tenkning - diskret, analytisk; "høyre hjernehalvdel" - romlig-figurativ. Funksjonene til venstre hjernehalvdel inkluderer:
ta beslutninger
Minne er hjernens evne til å huske, lagre og reprodusere mottatt informasjon. Det finnes flere typer minne: labilt (kortsiktig), ikonisk (øyeblikkelig) og -
permanent (langsiktig)
Menneskelige reaksjoner på påvirkning av indre eller ytre stimuli, som har en uttalt subjektiv vurdering og dekker alle typer sensualitet og/opplevelser, kalles...
følelser
14. Karakteristikker til et individ fra den dynamiske siden av hans mentale aktivitet (tempo, rytme, intensiteten av mentale prosesser og tilstander) kalles:
Nåværende side: 4 (boken har totalt 44 sider) [tilgjengelig lesepassasje: 29 sider]
2.4. Homeostase
Homeostase (fra gresk.homoios - samme,statos – tilstand) – biologiske systemers evne til å motstå endringer og opprettholde den relative dynamiske konstansen til deres struktur og egenskaper. Å opprettholde homeostase er en uunnværlig betingelse for eksistensen av både individuelle celler og organismer og hele biologiske samfunn og økosystemer.
I homeostase (stabilitet) av levende systemer er det:
utholdenhet(overlevelsesevne, toleranse (se avsnitt 3.2.2) - evnen til å tolerere miljøendringer uten å krenke de grunnleggende egenskapene til systemet;
elastisitet(motstand, motstand) - evnen til å raskt uavhengig gå tilbake til en normal tilstand fra en ustabil tilstand, som oppsto som et resultat av en ekstern negativ effekt på systemet.
Konseptet "homeostase" er mye brukt i økologi for å karakterisere stabiliteten til ulike systemer. Cellehomeostase bestemmes av spesifikke fysisk-kjemiske forhold som skiller seg fra miljøforhold; homeostase av en flercellet organisme - opprettholde et konstant indre miljø. Konstantene for dyrehomeostase er volumet og sammensetningen av blod og andre kroppsvæsker.
Populasjonshomeostase bestemmes av opprettholdelsen av romlig struktur, tetthet og genetisk mangfold. På grunn av homeostatisk regulering opprettholdes konstansen i sammensetningen og størrelsen på populasjoner i lokalsamfunn.
På økosystemnivå manifesterer homeostase seg i de mest stabile formene for interaksjon mellom arter, som kommer til uttrykk i tilpasning til miljøets egenskaper og opprettholdelse av næringssykluser. Man kan til og med vurdere homeostasen til biosfæren, der samspillet mellom ulike organismer opprettholder konstansen av gasssammensetningen i atmosfæren, jordsammensetningen, sammensetningen og konsentrasjonen av salter i verdenshavet, etc.
Homeostase er sikret ved driften av reguleringsmekanismer som opererer på prinsippet om negativ tilbakemelding. Deretter, ved å bruke kybernetiske termer, bør forstyrrelser i funksjonen til et levende system angis som utseendet til "interferens" eller "støy" i tilbakemeldingskanalen.
Ulike faktorer kan spille rollen som forstyrrelser, som værforhold, menneskelig aktivitet osv. Plutselige endringer i miljøegenskaper, der de (eller en av dem) går utover akseptable grenser, kalles miljøstress.
Selvfølgelig er spesifikke reguleringsmekanismer forskjellige for en organismes celle, populasjon og økosystem, men resultatet av selvregulering og vedlikehold av homeostase er alltid balansen og klar koordinering av funksjonen til alle elementer i det biologiske systemet.
2.5. Biologiske arter
Å dele opp hele mangfoldet av dyr og planter i arter er en måte å ordne beskrive levende natur på, basert på å identifisere den hierarkiske strukturen til dens elementer.
I de fleste tilfeller er individer av forskjellige arter kjennetegnet ved utseende, oppførsel og fysiologi. Imidlertid er ytre forskjeller alene, selv ikke betydelige, nok til å skille en art. Hvis individer av to forskjellige grupper av organismer, med den mest signifikante forskjellen i utseende, er i stand til å avle og produsere avkom (dvs. genutveksling er mulig), så er de én art. Tvert imot, individer som ikke er i stand til å produsere avkom når de krysses, klassifiseres som forskjellige arter.
Utsikt- et sett med individer som er i stand til å krysse og produsere fruktbart avkom, bebo et visst område (geografisk distribusjonsområde), som har en rekke vanlige morfofysiologiske egenskaper og typer forhold til det abiotiske og biotiske miljøet, atskilt fra andre lignende grupper av individer ved nesten fullstendig fravær av hybridformer. Arter er et kvalitativt stadium i den evolusjonære prosessen (se avsnitt 3.33).
Regelen ovenfor for å bestemme arter (som alle andre vitenskapelige ordninger som beskriver livets uendelig mangfoldige manifestasjoner) har unntak.
Test spørsmål og oppgaver
2.1. Hva er homeostase?
2.2. Gi eksempler på utholdenhet og elastisitet til organismer.
2.3. Hvilke endringer skjer i materie og energi under fotosyntese og plantevekst?
2.4. Nevn likheter og forskjeller mellom prosessene ved fotosyntese og kjemosyntese.
2.5. List opp hovedtypene for pust.
2.6. Nevn en enkelt og universell energiforsyningskilde til cellen.
2.7. Hvilke organismer er produsenter og hva er deres rolle i økosystemet?
2.8. Forklar sammenhengen mellom produsentorganismer, forbrukerorganismer og nedbryterorganismer.
2.9. Hvilken rolle spiller vann i en celles liv?
2.10. Definer biologiske arter. Finnes det unntak fra denne artsdefinisjonsregelen?
MILJØFAKTORER
Levende ting er uatskillelige fra miljøet. Hver enkelt organisme, som er et uavhengig biologisk system, er konstant i direkte eller indirekte forhold til ulike komponenter og fenomener i dets miljø eller, med andre ord, habitatet, som påvirker tilstanden og egenskapene til organismen.
onsdag– et av de grunnleggende økologiske konseptene, som betyr hele spekteret av elementer og forhold som omgir organismen i den delen av rommet hvor organismen lever, alt den lever mellom og som den direkte samhandler med. Samtidig endrer organismer, etter å ha tilpasset seg et visst sett med spesifikke forhold, i prosessen med livsaktivitet selv gradvis disse forholdene, det vil si miljøet for deres eksistens.
3.1. Miljøfaktorer og deres effekter
Økologisk faktor– ethvert element i miljøet som direkte eller indirekte kan påvirke en levende organisme, i det minste på ett av stadiene av dens individuelle utvikling, kalles en miljøfaktor.
Miljøfaktorer er mangfoldige, og hver faktor er en kombinasjon av en tilsvarende miljøtilstand og dens ressurs (reserve i miljøet).
Miljømessige miljøfaktorer (fig. 3.1) deles vanligvis inn i to grupper:
Faktorer av inert (ikke-levende) natur – abiotisk eller abiogene;
Dyrelivsfaktorer – biotiske eller biogen.
På den annen side, i opprinnelse, er begge både naturlige og menneskeskapte, dvs. direkte eller indirekte relatert til menneskelig aktivitet, som ikke bare endrer regimene til naturlige miljøfaktorer, men også skaper nye, syntetiserer plantevernmidler, gjødsel, byggematerialer , medisiner osv.
Ris. 3.1. Klassifisering av miljøfaktorer
Det er kjent at grunnlaget for å konstruere et begrepssystem bør være en ganske romslig klassifisering som dekker alle begreper i deres innbyrdes sammenheng og utvikling. Den eksepsjonelle kompleksiteten, sammenhengen og gjensidig avhengighet av fenomener i naturen gjør klassifisering i økologi vanskelig. Sammen med den ovennevnte klassifiseringen av miljøfaktorer er det mange andre (mindre vanlige) som bruker andre særtrekk. Dermed identifiseres faktorer som avhenger og ikke avhenger av antall og tetthet av organismer. For eksempel påvirkes ikke effekten av makroklimatiske faktorer av antall dyr eller planter, men epidemier (massesykdommer) forårsaket av patogene mikroorganismer avhenger av antallet i et gitt territorium. Det er kjente klassifiseringer der alle menneskeskapte faktorer er klassifisert som biotiske.
3.1.1. Abiotiske faktorer
I den abiotiske delen av miljøet (i livløs natur) kan alle faktorer primært deles inn i fysiske og kjemiske. For å forstå essensen av fenomenene og prosessene som vurderes, er det imidlertid praktisk å representere abiotiske faktorer som et sett av klimatiske, topografiske, kosmiske faktorer, samt egenskaper ved sammensetningen av miljøet (akvatisk, terrestrisk eller jord). etc.
3.1.1.1. De viktigste klimatiske faktorene
Solens energi. Den forplanter seg i verdensrommet i form av elektromagnetiske bølger. For organismer er bølgelengden til den oppfattede strålingen, dens intensitet og eksponeringsvarighet viktig.
Omtrent 99 % av den totale energien til solstråling består av stråler med en bølgelengde λ = 170 ... 4000 nm, inkludert 48 % i den synlige delen av spekteret (λ = 390 ... 760 nm), 45 % i nær infrarød (λ = 760 ... 4000 nm) og omtrent 7 % for ultrafiolett (λ< 400 нм).
Stråler med λ = 380 ... 710 nm er av primær betydning for fotosyntesen. Langbølget (langt infrarød) solstråling (λ > 4000 nm) har liten effekt på de vitale prosessene til organismer.
Ultrafiolette stråler med λ > 320 nm i små doser er nødvendig for dyr og mennesker, siden under deres påvirkning dannes vitamin D i kroppen< 290 нм губительно для живого, но до поверхности Земли оно не доходит, поглощаясь озоновым слоем атмосферы.
Når den passerer gjennom atmosfærisk luft, reflekteres, spres og absorberes sollys (fig. 3.2). Ren snø reflekterer omtrent 80–95 % av sollys, forurenset snø – 40–50 %, chernozemjord – opptil 5 %, tørr lett jord – 35–45 %, barskog – 10–15 %. Imidlertid varierer belysningen av jordoverflaten betydelig avhengig av tid på året og døgnet, geografisk breddegrad, skråningseksponering, atmosfæriske forhold osv.
På grunn av jordens rotasjon veksler lyse og mørke perioder med jevne mellomrom. Blomstring, frøspiring i planter, migrasjon, dvalemodus, dyrs reproduksjon og mye mer i naturen henger sammen med lengden på fotoperioden (daglengden). Behovet for lys for planter bestemmer deres raske vekst i høyden og den lagdelte strukturen i skogen. Vannplanter sprer seg hovedsakelig i overflatelagene til vannforekomster.
Ris. 3.2. Balanse av solstråling på jordoverflaten på dagtid
Temperatur. Temperatur er først og fremst relatert til solstråling, men bestemmes i noen tilfeller av energi fra geotermiske kilder.
Ved temperaturer under frysepunktet blir en levende celle fysisk skadet av de resulterende iskrystallene og dør, og ved høye temperaturer denatureres enzymer. De aller fleste planter og dyr tåler ikke negative kroppstemperaturer. Den øvre temperaturgrensen for livet stiger sjelden over 40–45 °C.
I området mellom yttergrensene dobles frekvensen av enzymatiske reaksjoner (og dermed stoffskiftet) for hver 10 °C økning i temperaturen. En betydelig del av organismene er i stand til å kontrollere (opprettholde) kroppstemperaturen, først og fremst i de mest vitale organene. Slike organismer kalles homeotermisk- varmblodig (fra gresk. homoios- lignende, termo– varme), i motsetning til poikilotermisk– kaldblodig (fra gresk. poikilos- forskjellige, foranderlige, mangfoldige), har en ustabil temperatur, avhengig av omgivelsestemperaturen.
I et vannmiljø, på grunn av vannets høye varmekapasitet, er temperaturendringer mindre dramatiske og forholdene mer stabile enn på land. Det er kjent at i regioner der temperaturen varierer mye gjennom døgnet, samt mellom ulike årstider, er artsmangfoldet mindre enn i regioner med mer konstante dags- og årstemperaturer.
Temperaturen, i likhet med lysintensiteten, avhenger av breddegrad, årstid, tid på dagen og skråningseksponering. Effektene av ekstreme temperaturer (lave og høye) forsterkes av sterk vind.
Endringen i temperatur når man stiger i luft eller senkes i vann kalles temperaturstratifisering. Typisk er det i begge tilfeller en kontinuerlig nedgang i temperaturen med en viss gradient. Det finnes imidlertid andre alternativer. Om sommeren varmes overflatevann derfor opp mer enn dypt vann. På grunn av en betydelig reduksjon i tettheten til vann når det varmes opp, begynner sirkulasjonen i det oppvarmede overflatelaget uten å blandes med det tettere, kalde vannet i de underliggende lagene. Som et resultat dannes en mellomsone med en skarp temperaturgradient mellom de varme og kalde lagene. Alt dette påvirker plasseringen av levende organismer i vann, samt overføring og spredning av innkommende urenheter.
Et lignende fenomen oppstår i atmosfæren, når avkjølte luftlag beveger seg ned og befinner seg under varme lag, d.v.s. temperaturinversjon, fremme akkumulering av forurensninger i grunnlaget av luft.
Noen reliefffunksjoner bidrar til inversjon, for eksempel groper og daler. Det oppstår når det er stoffer i en viss høyde, for eksempel aerosoler, oppvarmet direkte av direkte solstråling, noe som forårsaker mer intens oppvarming av de øvre luftlagene.
I jordmiljøet avhenger daglig og sesongmessig stabilitet (svingninger) av temperaturen av dybden (fig. 3.3). En betydelig gradient av temperaturer (så vel som fuktighet) gjør at innbyggerne i jorda kan gi seg et gunstig miljø gjennom mindre bevegelser.
Ris. 3.3. Reduksjon av årlige svingninger i jordtemperatur med dybde
Tilstedeværelsen og overflod av levende organismer kan påvirke temperaturen. For eksempel, under baldakinen til en skog eller under bladene til en individuell plante, oppstår en annen temperatur.
Nedbør, fuktighet. Vann er essensielt for liv på jorden, i økologiske termer, det er unikt (se avsnitt 2.1, 2.2). Under nesten identiske geografiske forhold eksisterer både en varm ørken og en tropisk skog på jorden (fig. 3.4). Forskjellen er bare i den årlige mengden nedbør: i det første tilfellet 0,2-200 mm, og i det andre 900-2000 mm.
Nedbør, nært knyttet til luftfuktighet, er et resultat av kondensering og krystallisering av vanndamp i høye lag av atmosfæren. Dugg og tåke dannes i grunnlaget av luft, og ved lave temperaturer observeres krystallisering av fuktighet - frost eller snø faller.
En av de viktigste fysiologiske funksjonene til enhver organisme er å opprettholde et tilstrekkelig nivå av vann i kroppen. I utviklingsprosessen har organismer utviklet ulike tilpasninger for å skaffe og økonomisk bruke vann, samt for å overleve tørre perioder. Noen ørkendyr henter vann fra mat, andre gjennom oksidasjon av retttidig lagret fett (for eksempel en kamel, som er i stand til å oppnå 107 g metabolsk vann fra 100 g fett gjennom biologisk oksidasjon); samtidig har de minimal vanngjennomtrengelighet av kroppens ytre integument, en overveiende nattlig livsstil, etc. Med periodisk tørrhet faller de vanligvis inn i en hviletilstand med et minimumsstoffskifte.
Ris. 3.4. Vegetasjonstypes avhengighet av klimatiske forhold
Landplanter henter vann hovedsakelig fra jorda. Lite nedbør, rask drenering, intens fordampning, eller en kombinasjon av disse faktorene fører til uttørking, og overflødig fuktighet fører til vanning og vannlogging av jord.
Fuktighetsbalansen avhenger av forskjellen mellom mengden nedbør som faller og mengden vann som fordamper fra overflatene av jord og planter (ved transpirasjon). I sin tur avhenger fordampningsprosesser direkte av den relative fuktigheten til den atmosfæriske luften. Når luftfuktigheten er nær 100%, stopper fordampningen praktisk talt, og hvis temperaturen synker ytterligere, begynner den omvendte prosessen - kondensering (tåke dannes, dugg, frost faller).
I tillegg til det som er bemerket, forsterker luftfuktighet som en miljøfaktor, ved sine ekstreme verdier (høy og lav luftfuktighet), effekten (forverrer effekten) av temperaturen på kroppen.
Luftmetning med vanndamp når sjelden sin maksimale verdi. Fuktighetsunderskudd er forskjellen mellom maksimal mulig og faktisk eksisterende metning ved en gitt temperatur. Dette er en av de viktigste miljøparametrene, siden den karakteriserer to mengder på en gang: temperatur og fuktighet. Jo høyere fuktighetsunderskudd, jo tørrere og varmere er det, og omvendt.
Nedbørsregimet er den viktigste faktoren som bestemmer migrasjonen av forurensninger i det naturlige miljøet og deres utlekking fra atmosfæren.
Mobilitet i miljøet.Årsakene til bevegelse av luftmasser (vind) er først og fremst ulik oppvarming av jordoverflaten, noe som forårsaker trykkendringer, så vel som jordens rotasjon. Vinden rettes mot varmere luft.
Vind er den viktigste faktoren for spredning av fuktighet, frø, sporer, kjemiske urenheter, etc. over lange avstander. atmosfære, og til en økning i bakgrunnskonsentrasjoner i luften på grunn av utslipp fra fjerne kilder, inkludert grenseoverskridende transport.
Vind akselererer transpirasjon (fordampning av fuktighet fra overjordiske deler av planter), noe som spesielt forverrer leveforholdene ved lav luftfuktighet. I tillegg påvirker det indirekte alle levende organismer på land, og deltar i prosessene med forvitring og erosjon.
Mobilitet i rommet og blanding av vannmasser bidrar til å opprettholde den relative homogeniteten (homogeniteten) til de fysiske og kjemiske egenskapene til vannforekomster. Gjennomsnittshastigheten til overflatestrømmene ligger i området 0,1–0,2 m/s, og når 1 m/s på steder, og 3 m/s i Golfstrømmen.
Press. Normalt atmosfærisk trykk anses å være et absolutt trykk ved overflaten av verdenshavet på 101,3 kPa, tilsvarende 760 mm Hg. Kunst. eller 1 atm. Innenfor kloden er det konstante områder med høyt og lavt atmosfærisk trykk, og sesongmessige og daglige svingninger observeres på de samme punktene. Når høyden øker i forhold til havnivået, synker trykket, oksygenpartialtrykket synker, og transpirasjonen i plantene øker.
Periodisk dannes det områder med lavt trykk i atmosfæren med kraftige luftstrømmer som beveger seg i en spiral mot sentrum, som kalles sykloner. De er preget av mye nedbør og ustabilt vær. De motsatte naturfenomener kalles antisykloner. De er preget av stabilt vær, svak vind og i noen tilfeller temperaturinversjoner. Under antisykloner oppstår det noen ganger ugunstige meteorologiske forhold som bidrar til akkumulering av forurensninger i overflatelaget av atmosfæren.
Det er også marine og kontinentale atmosfæriske trykk.
Trykket i vannmiljøet øker etter hvert som du dykker. På grunn av den betydelig (800 ganger) større tettheten av vann enn luft, for hver 10 m dybde i en ferskvannsforekomst, øker trykket med 0,1 MPa (1 atm). Det absolutte trykket i bunnen av Mariana-graven overstiger 110 MPa (1100 atm).
Ioniserende stråling. Ioniserende stråling er stråling som danner par av ioner når de passerer gjennom et stoff; bakgrunn - stråling skapt av naturlige kilder. Den har to hovedkilder: kosmisk stråling og radioaktive isotoper og elementer i mineralene i jordskorpen, som en gang oppsto under dannelsen av jordens stoff. På grunn av den lange halveringstiden har kjernene til mange primordiale radioaktive grunnstoffer blitt bevart i jordens tarmer frem til i dag. De viktigste av dem er kalium-40, thorium-232, uran-235 og uran-238. Under påvirkning av kosmisk stråling dannes det stadig nye kjerner av radioaktive atomer i atmosfæren, de viktigste er karbon-14 og tritium.
Strålingsbakgrunnen til et landskap er en av de uunnværlige komponentene i klimaet. Alle kjente kilder til ioniserende stråling deltar i dannelsen av bakgrunnen (fig. 3.5), men hver av dems bidrag til den totale stråledosen avhenger av en spesifikk geografisk plassering. Mennesket, som innbygger i det naturlige miljøet, mottar hoveddelen av strålingen fra naturlige strålingskilder, og det er umulig å unngå dette. Alle levende ting på jorden har vært utsatt for stråling fra verdensrommet gjennom eksistenshistorien og har tilpasset seg dette.
Ris. 3.5. Doser av mottatt radioaktiv eksponering, mrad/g. (Av N.F. Reimers): 1- kosmiske stråler; 2 – indre α-stråler og 40K stråling inneholdt i levende organismer; 3 – stråling fra lokale eksterne kilder
Fjelllandskap, på grunn av sin betydelige høyde over havet, er preget av et økt bidrag fra kosmisk stråling. Isbreer, som fungerer som en absorberende skjerm, fanger stråling fra underliggende berggrunn i massen deres. Det ble oppdaget forskjeller i innholdet av radioaktive aerosoler over hav og land. Den totale radioaktiviteten til sjøluft er hundrevis og tusenvis av ganger mindre enn kontinentalluften.
Det er områder på jorden hvor strålingsintensiteten er titalls ganger høyere enn gjennomsnittsverdiene, for eksempel områder med uran- og thoriumavsetninger. Slike steder kalles uran- og thoriumprovinser. Et stabilt og relativt høyere strålingsnivå observeres på steder der granittbergarter kommer frem.
Biologiske prosesser som følger med dannelsen av jordsmonn påvirker akkumuleringen av radioaktive stoffer i sistnevnte betydelig. Med et lavt innhold av humusstoffer er deres aktivitet svak, mens chernozemer alltid har hatt en høyere spesifikk aktivitet. Den er spesielt høy i chernozem og engjord som ligger nær granittmassiver. I henhold til graden av økning i spesifikk aktivitet, kan jordsmonnet grovt ordnes i følgende rekkefølge: torv; jordsmonn i steppesonen og skogsteppe; chernozem; jordsmonn som utvikler seg på granitt.
Påvirkningen av periodiske svingninger i intensiteten av kosmisk stråling nær jordoverflaten på strålingsdosen til levende organismer er praktisk talt ubetydelig.
I mange områder av kloden når eksponeringsdosehastigheten forårsaket av stråling fra uran og thorium nivået av stråling som eksisterte på jorden i geologisk overskuelig tid, hvor den naturlige utviklingen av levende organismer fant sted. Generelt har ioniserende stråling en mer skadelig effekt på høyt utviklede og komplekse organismer, og mennesker er spesielt følsomme. Noen stoffer er jevnt fordelt i hele kroppen, for eksempel karbon-14 eller tritium, mens andre akkumuleres i visse organer. Dermed akkumuleres radium-224, – 226, bly-210, polonium-210 i beinvev. Den inerte gassen radon-220, som noen ganger frigjøres ikke bare fra avleiringer i litosfæren, men også fra mineraler utvunnet av mennesker og brukt som byggematerialer, har en sterk effekt på lungene.
Radioaktive stoffer kan samle seg i vann, jord, sediment eller luft hvis utslippshastigheten overstiger hastigheten på radioaktivt forfall. I levende organismer skjer akkumulering av radioaktive stoffer når de kommer inn med mat («biotic enhancement rule», se avsnitt 5.1.3).