Một trong những giả định chính của giả thuyết dị dưỡng là sự xuất hiện của sự sống xảy ra trước sự tích tụ của các phân tử hữu cơ. Ngày nay chúng ta gọi phân tử hữu cơ là tất cả những phân tử có chứa cacbon và hydro. Chúng ta còn gọi các phân tử là hữu cơ vì ban đầu người ta tin rằng các hợp chất thuộc loại này chỉ có thể được tổng hợp bởi các sinh vật sống.
Tuy nhiên, trở lại năm 1828 Các nhà hóa học đã học cách tổng hợp urê từ các chất vô cơ. Urê là một hợp chất hữu cơ được bài tiết qua nước tiểu của nhiều loài động vật. Các sinh vật sống được coi là nguồn urê duy nhất cho đến khi nó được tổng hợp trong phòng thí nghiệm. Các điều kiện trong phòng thí nghiệm để các nhà hóa học thu được các hợp chất hữu cơ, ở một mức độ nào đó, dường như bắt chước các điều kiện môi trường trên trái đất trong thời kỳ đầu tồn tại của nó. Theo các tác giả của giả thuyết dị dưỡng, những điều kiện này có thể dẫn đến sự hình thành các hợp chất hữu cơ từ các nguyên tử oxy, hydro, nitơ và carbon.
Người đoạt giải Nobel Harold Urey, làm việc tại Đại học Chicago, bắt đầu quan tâm đến sự tiến hóa của các hợp chất hóa học trên Trái đất trong thời kỳ đầu tồn tại của nó. Ông đã thảo luận vấn đề này với một trong những học trò của mình, Stanley Miller. Vào tháng 5 năm 1953, Miller xuất bản một bài báo có tựa đề “Sự hình thành axit amin trong những điều kiện tương tự như những điều kiện tồn tại trên Trái đất vào thời kỳ đầu”, trong đó ông chỉ ra rằng A.I. Oparin là người đầu tiên bày tỏ ý tưởng rằng nền tảng của sự sống, các hợp chất hữu cơ, được hình thành trong thời kỳ bầu khí quyển Trái đất chứa metan, amoniac, nước và hydro, chứ không phải carbon dioxide, nitơ, oxy và nước. Gần đây, ý tưởng này đã được xác nhận trên robot của Urey và Bernal.
Để kiểm tra giả thuyết này, trong một thiết bị được chế tạo đặc biệt, hỗn hợp khí CH4, NH3, H2O và H2 được đưa qua hệ thống đường ống và sự phóng điện được tạo ra tại một thời điểm nhất định. Hàm lượng axit amin trong hỗn hợp thu được đã được xác định.
Sự phóng điện được truyền qua một thiết bị kín khí chứa đầy metan, hydro và amoniac do Miller thiết kế. Hơi nước thoát ra từ một thiết bị đặc biệt được kết nối với phần chính của thiết bị. Hơi nước đi qua thiết bị được làm mát và ngưng tụ dưới dạng mưa. Do đó, phòng thí nghiệm đã tái tạo khá chính xác các điều kiện tồn tại trong bầu khí quyển của Trái đất nguyên thủy. Chúng bao gồm nhiệt, mưa và những tia sáng ngắn. Một tuần sau, Miller phân tích chất khí ở điều kiện thí nghiệm. Ông phát hiện ra rằng chất lỏng không màu trước đó đã chuyển sang màu đỏ.
Phân tích hóa học cho thấy một số hợp chất xuất hiện trong chất lỏng không có khi bắt đầu thí nghiệm. Các nguyên tử của một số phân tử khí kết hợp lại để tạo thành các phân tử hữu cơ mới và phức tạp hơn. Bằng cách phân tích các hợp chất trong chất lỏng, Miller phát hiện ra rằng các phân tử hữu cơ được gọi là axit amin được hình thành ở đó. Axit amin được tạo thành từ các nguyên tử carbon, hydro, oxy và nitơ.
Mỗi nguyên tử carbon có khả năng hình thành bốn liên kết hóa học với các nguyên tử khác. Các thí nghiệm của Miller chỉ ra rằng các quá trình tương tự có thể đã xảy ra trong bầu khí quyển Trái đất vào thời kỳ đầu tồn tại của nó. Những thí nghiệm này cung cấp sự xác nhận quan trọng cho giả thuyết dị dưỡng.
lớp 7.
Bài học______
Chủ thể: Sự hình thành các chất hữu cơ trong cây.
Mục đích của bài học : hình thành cho học sinh hiểu biết về sự hình thành các chất hữu cơ trong thực vật.
Nhiệm vụ:
ồgiáo dục : nhắc lại kiến thức của học sinh về cấu tạo bên ngoài của lá, sự đa dạng của lá. Giải thích các khái niệm “diệp lục”, “quang hợp”, “dinh dưỡng thực vật”, giới thiệu cho học sinh quá trình hình thành các chất hữu cơ và điều kiện hình thành chúng,với ý nghĩa của lá đối với cây cối,tầm quan trọng của cây xanh đối với sự sống trên trái đất.
một cách đúng đắn - đang phát triển: phát triển lời nói mạch lạc, làm giàu vốn từ vựng với các khái niệm mới, phát triển các hoạt động trí óc (khả năng so sánh, khái quát hóa, rút ra kết luận,thiết lập mối quan hệ nhân quả); -giáo dục: trau dồi thái độ quan tâm đến thiên nhiên,thúc đẩy ở trẻ em ý thức trách nhiệm đối với tình trạng môi trường.
Loại bài học – kết hợp.
Hình thức tổ chức: bài học hay.
Thiết bị : máy tính, thuyết trình về chủ đề “Sự hình thành các chất hữu cơ”, thiết bị thí nghiệm để trình diễn thí nghiệm, bài tập kiểm tra cá nhân, thẻ tài liệu và bài tập giáo dục, bài kiểm tra, phòng tiêu bản, sách giáo khoa Sinh học lớp 7.
1. Thời điểm tổ chức.
Kiểm tra sự sẵn sàng của học sinh đối với bài học. Tâm trạng tâm lý.
Bắt đầu huy động.
Nổi lên từ nụ
Chúng nở hoa vào mùa xuân,
Vào mùa hè, chúng xào xạc
Vào mùa thu chúng bay.
2. Kiểm tra bài tập về nhà. “Cấu trúc bên ngoài của lá. Các loại lá.
MỘT). Khảo sát trực diện:
Một chiếc lá là gì?
Phôi phát triển từ cơ quan nào của phôi?
Cấu trúc bên ngoài của lá là gì?
Làm thế nào một tờ có thể được đính kèm?
Những loại định vị nào bạn biết?
Những cây nào có gân cong và song song?
Gân lưới thuộc loài thực vật nào?
Tầm quan trọng của tĩnh mạch trong đời sống thực vật là gì?
Lá nào gọi là lá đơn, lá nào là lá kép?
b). Làm việc với thẻ.
Thẻ “Cấu trúc bên ngoài của lá, các loại lá”
1. Hoàn thành các câu:
Một chiếc lá là _____________________________________________________
2. Chiếc lá gồm những gì? _________________________________________
3. Xác định gân lá
4. Lá nào được gọi là đơn giản?
5. Lá nào được gọi là lá ghép?
__________________________________________________________________________________________________________________________
6. Kết nối bằng mũi tên:
Lá đơn Lá kép
V). Làm việc với phòng thảo mộc. Làm việc độc lập
Bây giờ bạn phải hoàn thành nhiệm vụ. Kiểm tra lá cây, nghiên cứu hình dáng bên ngoài và hình dạng của lá, xác định loại gân lá. Trình bày số liệu đã học dưới dạng bảng.
Tên cây
Hình dạng lá
Đơn giản hay phức tạp
Kiểu định vị
Lớp học
bạch dương
Hoa hồng
Hoa huệ của thung lũng
chuối
Giáo viên cùng học sinh kiểm tra bài làm đã hoàn thành.
3. Cập nhật kiến thức về chủ đề bài học.
Rễ chỉ cung cấp cho cây nước và muối khoáng nhưng cây cũng cần chất hữu cơ để sinh trưởng và phát triển bình thường. Những chất này đến từ đâu trong cây? Nhiều nhà khoa học đã cố gắng giải quyết bí ẩn này của thiên nhiên sống.Lúc đầuXVIV. Nhà tự nhiên học người Hà Lan Jan van Helmont cũng quan tâm đến vấn đề này và quyết định tiến hành một thí nghiệm. Ông cho 80kg đất vào chậu rồi trồng một cành liễu. Đậy đất trong chậu để tránh bụi bám vào. Tôi chỉ tưới cành bằng nước mưa, không chứa bất kỳ chất dinh dưỡng nào. Sau 5 năm, cây liễu đã trưởng thành được đưa lên khỏi mặt đất và cân. Cân nặng của cô tăng 65 kg sau 5 năm. Khối lượng đất trong chậu chỉ giảm 50 g! Từ đâu mà cây lấy được 64 kg 950 g chất hữu cơ? Nhiều nhà khoa học đã cố gắng giải đáp bí ẩn này của thiên nhiên sống. Lúc đầuXVIV. Nhà tự nhiên học người Hà Lan Jan van Helmont cũng quan tâm đến vấn đề này và quyết định tiến hành một thí nghiệm. Ông cho 80kg đất vào chậu rồi trồng một cành liễu. Đậy đất trong chậu để tránh bụi bám vào. Tôi chỉ tưới cành bằng nước mưa, không chứa bất kỳ chất dinh dưỡng nào. Sau 5 năm, cây liễu đã trưởng thành được đưa lên khỏi mặt đất và cân. Cân nặng của cô tăng 65 kg sau 5 năm. Khối lượng đất trong chậu chỉ giảm 50 g! Cây lấy 64 kg 950 g chất hữu cơ ở đâu?
Phản hồi của học sinh dựa trên kiến thức và kinh nghiệm sống.
( Thực vật có khả năng tự tạo ra chất hữu cơ.)
4. Tuyên bố về chủ đề và mục đích của bài học.
Chủ đề: Sự hình thành các chất hữu cơ ở thực vật Bạn sẽ tìm hiểu những điều kiện cần thiết cho sự hình thành các chất hữu cơ và tầm quan trọng của quá trình này đối với sự sống trên trái đất.
5. Làm việc theo chủ đề của bài học.
GV kể chuyện, trình bày, trình diễn thí nghiệm.
1. Cây được làm bằng gì?
Thực vật có chứa các chất hữu cơ và vô cơ.
Các chất vô cơ, như bạn nhớ từ lớp 6, là nước và muối khoáng.
Và các chất hữu cơ tạo nên thực vật bao gồm đường (bạn cảm nhận được khi ăn nho), vitamin (đặc biệt có nhiều trong chanh, nho, v.v.), protein thực vật (trong các loại đậu, đậu Hà Lan, v.v.)
Thành phần thực vật
Chất hữu cơ
Chất vô cơ
Đường
mập
Nước
Khoáng sản
tinh bột
vitamin
sóc
Hoàn thành việc điền sơ đồ vào vở dựa trên kết quả thí nghiệm.
Trình diễn thí nghiệm:
Thí nghiệm 1. Phát hiện chất béo bằng hướng dương làm ví dụ.
1. Gọt vỏ vài hạt hướng dương.
2. Đặt hạt lên giấy thấm.
3. Ấn hạt xuống và loại bỏ hạt đã nát.
Bạn thấy gì? Có vết dầu mỡ trên giấy thấm.
Kết luận: có nghĩa là hạt hướng dương có chứa chất béo.
Thí nghiệm 2. “Phát hiện tinh bột.”
1. Lấy một củ khoai tây và cắt làm đôi.
2. Lấy pipet và iốt. Nhỏ 2-3 giọt iốt lên củ khoai tây đã cắt.
Bạn thấy gì? Bạn sẽ thấy một đốm xanh trên vết cắt của khoai tây.
Kết luận: nghĩa là có tinh bột trong khoai tây.
Nhưng tất cả những chất này đến từ đâu trong thực vật? Cây có lấy nước và muối khoáng từ đất không? Chất hữu cơ có nguồn gốc từ đâu?
2. Sự hình thành chất hữu cơ ở thực vật
Câu hỏi này đã được trả lời bởi nhà khoa học người Nga Kliment Arkadyevich Temiryazev.
Ông phát hiện ra rằng các chất hữu cơ được hình thành trong lá.
Lá không chỉ là một phần của buổi chụp mà còn đặc biệt, độc đáo
phòng thí nghiệm trong đó các chất hữu cơ được hình thành: đường và tinh bột. Cái này
quá trình này có lẽ là quá trình đáng chú ý nhất diễn ra trên
hành tinh. Nhờ có anh mà mọi sự sống trên Trái đất đều tồn tại.
Hãy xem xét một chiếc lá xanh của cây. (cầu trượt)
Lá có màu xanh lục. Điều này được giải thích là do trong lá có chứa một chất màu xanh lá cây - diệp lục.
Công việc từ vựng. Làm việc với từ điển sinh học tr.
Một tấm thẻ có chữ “Diệp lục” được treo trên bảng.
chất diệp lục - chất màu xanh của thực vật, nằm trong các cơ thể đặc biệt - lục lạp.
Chính trong đó chất hữu cơ được hình thành.Nhưng những điều kiện nhất định là cần thiết cho sự hình thành các chất hữu cơ.
3. Điều kiện hình thành chất hữu cơ của thực vật.
Trước hết, bạn cần chất diệp lục. Chất diệp lục sẽ phát huy tác dụng nếu ánh sáng chiếu vào lá. Chiếc lá được chiếu sáng lấy carbon dioxide từ không khí. Nước đi vào lá từ rễ. Và toàn bộ quá trình này xảy ra khi có nhiệt.
Từ vựng “Quang hợp”
Sự hình thành các chất hữu cơ dưới ánh sáng với sự trợ giúp của diệp lục được gọi làquang hợp.
Quang hợp - /photo-light, tổng hợp - hình thành/.
Viết vào sổ tay
Điều kiện hình thành chất hữu cơ của thực vật
1 sự hiện diện của chất diệp lục.
2 ánh sáng.
3. carbon dioxide.
4 ấm áp.
5 nước.
Khi có tất cả các điều kiện này - chất diệp lục, ánh sáng, carbon dioxide, nhiệt, nước - thì đường sẽ được hình thành trong lá. Một số đường có sẵn trong lá chuyển thành tinh bột.Sự hình thành tinh bột trong lá là dinh dưỡng của cây.
Chiếu bài thuyết trình “Sự hình thành tinh bột ở lá cây dưới ánh sáng”
1. Cây phong lữ được đặt trong tủ tối trong 3 ngày để chất dinh dưỡng từ lá thoát ra ngoài.
2. Sau đó, cây được đặt dưới ánh sáng trong 8 giờ,
3. Chúng tôi lấy lá của cây ra và trước tiên cho vào nước nóng (điều này sẽ phá hủy mô chính và phần bên trong của lá), lá trở nên mềm hơn, sau đó chúng tôi cho vào rượu sôi (Trong trường hợp này, chiếc lá trở nên mềm hơn. bị đổi màu và rượu trở thành màu xanh tươi do chất diệp lục).
4. Sau đó, lá bị đổi màu được xử lý bằng dung dịch iốt yếu
5. Kết quả: lá có màu xanh khi được xử lý bằng iốt.
Kết luận: Thật vậy, tinh bột đã hình thành ở lá.
Hãy nhớ rằng, không giống như các sinh vật sống khác, thực vật không hấp thụ các chất hữu cơ mà chúng tự tổng hợp chúng.
Trong quá trình tạo ra chất hữu cơ, thực vật thải ra oxy.
Vào thế kỷ 18 Năm 1771, một nhà hóa học người AnhJoseph Priestleyđã thực hiện thí nghiệm sau: anh ta đặt hai con chuột dưới một chiếc chuông thủy tinh, nhưng lại đặt một cây trồng trong nhà dưới một trong những chiếc chuông. Hãy nhìn hình minh họa và cho biết điều gì đã xảy ra với con chuột khi không có cây trồng trong nhà. Con chuột đã chết.
Vâng, thật không may con chuột đã chết. Hãy nghĩ xem bạn có thể giải thích thế nào về việc con chuột dưới chiếc mũ trùm đầu thứ hai, nơi đặt cây trồng trong nhà, vẫn còn sống?
Hãy nhớ những loại khí sau đây là cần thiết cho sinh vật sống để thở? Ôxy.
Phải. Vậy là chúng ta đã trả lời được câu hỏi tại sao con chuột lại sống sót. Cây trồng trong nhà tạo ra oxy và chuột sử dụng nó để thở.
Các chất hữu cơ được tạo ra trong quá trình quang hợp cần thiết để nuôi dưỡng tất cả các bộ phận của cây, từ rễ đến hoa và quả. Cây càng nhận được nhiều năng lượng mặt trời và carbon dioxide thì càng tạo ra nhiều chất hữu cơ. Đây là cách cây ăn, phát triển và tăng cân.
Thật vậy, thực vật tạo ra các chất hữu cơ cho nhu cầu riêng của mình nhưng cũng cung cấp thức ăn cho các sinh vật sống khác và cung cấp oxy để hô hấp cho mọi sinh vật. Thảm thực vật trên trái đất được mệnh danh là “lá phổi xanh của hành tinh”. Việc họ có khỏe mạnh hay không phụ thuộc vào bạn và tôi, vào việc chúng ta quản lý tài sản được trao cho mình một cách khôn ngoan như thế nào.
PHÚT VẬT LÝ
THỂ DỤC CHO MẮT
Các bạn hãy nghe lời K.A. Timiryazev “Hãy cung cấp cho người đầu bếp giỏi nhất nhiều không khí trong lành như anh ấy muốn, nhiều ánh sáng mặt trời như anh ấy muốn và cả một dòng nước sạch và yêu cầu anh ấy chuẩn bị đường, tinh bột, chất béo và ngũ cốc từ tất cả những thứ này - anh ấy sẽ quyết định rằng bạn đang cười tại anh ta.
Nhưng những gì có vẻ hoàn toàn tuyệt vời đối với con người lại xảy ra không bị cản trở trên những chiếc lá xanh.”
Bạn hiểu cách diễn đạt này như thế nào?
6. Củng cố, chỉnh sửa kiến thức sơ cấp.
Lá cây xanh hấp thụ khí gì? Cacbonat.
Chất nào đi vào lá qua các mạch của thân? Nước.
Cần điều kiện quan trọng gì? Ánh nắng.
Lá cây xanh thải ra khí gì? Ôxy.
Những chất phức tạp nào được hình thành trong lá. Chất hữu cơ
Đặt tên cho quá trình này. Quang hợp.
Tên chất tham gia quá trình quang hợp là gì? Chất diệp lục.
Vẽ và viết sơ đồ quang hợp
CARBON DIOXIDE + NƯỚC = CÁC CHẤT HỮU CƠ + OXY
Quang hợp là quá trình xảy ra ở lá xanh thực vật trong ánh sáng , tại đó từ đó carbon dioxide và nước được hình thành chất hữu cơ và oxy.
7. Củng cố tài liệu đã nghiên cứu.
(nhiệm vụ thay đổi)
1. Khảo sát trực diện
Các bạn ơi, hôm nay trong lớp các bạn đã học được rất nhiều điều mới mẻ và thú vị.
Trả lời các câu hỏi:
1. Quá trình nào được gọi là quang hợp?
2. Quá trình quang hợp diễn ra ở lá nhờ chất nào?
3. Trong lá xanh hình thành chất hữu cơ như thế nào?
4. Khi có ánh sáng, lá xanh thoát ra khí gì? Ý nghĩa của nó đối với cơ thể sống là gì?
5. Quá trình quang hợp cần những điều kiện gì?
2. Kiểm tra
“Sự hình thành các chất hữu cơ trong lá.”
Chất hữu cơ được hình thành ở bộ phận nào của cây?
gốc;
tờ giấy;
thân cây;
hoa.
Những điều kiện cần thiết cho sự hình thành các chất hữu cơ ở thực vật là gì?
diệp lục, ánh sáng, nhiệt, cacbonic, nước;
diệp lục, nhiệt;
cacbonic, nước.
Cây thải ra khí gì trong quá trình hình thành tinh bột?
nitơ;
ôxy;
khí cacbonic.
Cây sử dụng chất hữu cơ như thế nào?
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3. Thẻ “Điều kiện hình thành chất hữu cơ ở thực vật.”
Thêm vàophân công.
Đọc nội dung của bức thư. Tìm lỗi sai của người viết thư?
Sửa chữa những sai lầm.
Xin chào các biolukh trẻ! Xin chào Alyosha Pereputkin. Tôi là một người sành sỏi
quá trình quang hợp. Ồ, bạn có biết anh ấy không? quá trình tổng hợp tai xảy ra ở rễ và lá,
chỉ vào ban đêm, khi không có ai làm phiền bạn. Trong quá trình này, nước được tạo ra và oxy được tiêu thụ. Mặt trăng gửi năng lượng của nó và các chất hữu cơ được hình thành trong các tế bào.
chất: đầu tiên là tinh bột, sau đó là đường. Trong quá trình quang hợp, rất nhiều được giải phóng
năng lượng nên cây không sợ lạnh vào mùa đông. Nếu không có quá trình quang hợp, chúng ta sẽ chết ngạt vì khí quyển sẽ không được làm giàu bằng carbon dioxide.
Tóm tắt bài học
Trong bài học, bạn đã biết thực vật sinh trưởng và phát triển như thế nào; người ta đã chứng minh rằng nếu không có lá xanh, thực vật không những không thể sống mà còn không có sự sống trên Trái đất, vì oxy trong bầu khí quyển của trái đất, tất cả đều không thể tồn tại được. sinh vật thở, được tạo ra trong quá trình quang hợp. Nhà thực vật học vĩ đại người Nga K.A. Timiryazev đã gọi chiếc lá xanh là công xưởng vĩ đại của sự sống. Nguyên liệu thô để chế tạo nó là carbon dioxide và nước, động cơ nhẹ. Cây xanh liên tục thải ra oxy sẽ không để loài người chết. Và chúng ta phải chăm sóc không khí trong lành.
Trong nhạc rock tôi muốn kết thúc bằng thơ
Quá trình quang hợp diễn ra quanh năm dưới ánh sáng.
Và nó cung cấp cho con người thức ăn và oxy.
Một quá trình rất quan trọng là quang hợp, các bạn ạ,
Chúng ta không thể làm gì nếu không có nó trên Trái đất.
Trái cây, rau củ, bánh mì, than đá, cỏ khô, củi -
Quang hợp là đầu của tất cả.
Không khí sẽ trong lành, trong lành, dễ thở biết bao!
Và tầng ozone sẽ bảo vệ chúng ta.
bài tập về nhà
Sản xuất sơ cấp trên Trái đất được tạo ra trong tế bào của cây xanh dưới tác động của năng lượng mặt trời, cũng như bởi một số vi khuẩn do các phản ứng hóa học.
Quang hợp là quá trình hình thành các chất hữu cơ từ carbon dioxide và nước dưới ánh sáng với sự tham gia của các sắc tố quang hợp (diệp lục ở thực vật, bacteriochlorophyll và bacteriorhodopsin ở vi khuẩn).
Năng lượng photon đồng hóa được chuyển đổi thành năng lượng liên kết của các chất hóa học được tổng hợp trong các quá trình này.
Phản ứng cơ bản của quang hợp có thể được viết như sau:
trong đó H 2 X là chất “cho” electron; H – hydro; X – oxy, lưu huỳnh hoặc các chất khử khác (ví dụ, vi khuẩn sulfobacteria sử dụng H 2 S làm chất khử, các loại vi khuẩn khác sử dụng chất hữu cơ và hầu hết các loại cây xanh thực hiện đồng hóa diệp lục đều sử dụng oxy).
Các hình thức quang hợp:
1. Quang hợp không có chất diệp lục.
2. Quang hợp diệp lục
MỘT). Quang hợp thiếu oxy. Quá trình hình thành các chất hữu cơ dưới ánh sáng, trong đó quá trình tổng hợp oxy phân tử không xảy ra. Nó được thực hiện bởi vi khuẩn màu tím và màu xanh lá cây, cũng như Helicobacter.
b). Có oxy quang hợp với việc giải phóng oxy tự do. Quang hợp oxy phổ biến hơn nhiều. Nó được thực hiện bởi thực vật, vi khuẩn lam và prochlorophytes.
Phản ứng cơ bản của quá trình quang hợp được thực hiện ở thực vật có thể được viết như sau:
Các giai đoạn (giai đoạn) của quá trình quang hợp:
· quang học;
· quang hóa;
· hóa học (hoặc sinh hóa).
Ở giai đoạn đầu tiên, xảy ra sự hấp thụ lượng tử ánh sáng của các sắc tố, chúng chuyển sang trạng thái kích thích và truyền năng lượng sang các phân tử khác của hệ thống quang học.
Ở giai đoạn thứ hai, các điện tích được tách ra ở trung tâm phản ứng và các electron được chuyển dọc theo chuỗi vận chuyển electron quang hợp. Năng lượng của trạng thái kích thích được chuyển thành năng lượng của liên kết hóa học. ATP và NADPH được tổng hợp.
Ở giai đoạn thứ ba, các phản ứng sinh hóa xảy ra trong quá trình tổng hợp các chất hữu cơ sử dụng năng lượng tích lũy ở giai đoạn phụ thuộc ánh sáng với sự hình thành đường và tinh bột. Các phản ứng của pha sinh hóa xảy ra với sự tham gia của các enzym và được kích thích bởi nhiệt độ, đó là lý do vì sao pha này được gọi là pha nhiệt hóa.
Hai giai đoạn đầu cùng nhau được gọi là giai đoạn quang hợp phụ thuộc vào ánh sáng - ánh sáng. Giai đoạn thứ ba xảy ra mà không có sự tham gia bắt buộc của ánh sáng - bóng tối.
Năng lượng của Mặt trời được sử dụng trong quá trình quang hợp và tích lũy dưới dạng liên kết hóa học trong các sản phẩm của quá trình quang hợp, sau đó được chuyển làm thức ăn cho tất cả các sinh vật sống khác. Hoạt động quang hợp của cây xanh cung cấp cho hành tinh chất hữu cơ và năng lượng mặt trời được tích lũy trong đó - nguồn gốc và yếu tố phát triển sự sống trên Trái đất.
Trong số tất cả các tia ánh sáng mặt trời, người ta thường phân biệt các tia ảnh hưởng đến quá trình quang hợp, tăng tốc hoặc làm chậm quá trình quang hợp. Những tia này thường được gọi bức xạ hoạt động sinh lý(viết tắt là PAR). Hoạt động mạnh nhất trong số các PAR là đỏ cam (0,65...0,68 µm), xanh tím (0,40...0,50 µm) và gần tia cực tím (0,38...0,40 µm). Tia màu vàng lục (0,50...0,58 micron) được hấp thụ ít hơn và tia hồng ngoại thực tế không được hấp thụ. Chỉ tia hồng ngoại xa mới tham gia vào quá trình trao đổi nhiệt của thực vật, có một số tác động tích cực, đặc biệt là ở những nơi có nhiệt độ thấp.
Quá trình tổng hợp chất hữu cơ có thể được thực hiện bởi vi khuẩn có hoặc không có việc sử dụng ánh sáng mặt trời. Người ta tin rằng quá trình quang hợp của vi khuẩn là giai đoạn đầu tiên trong quá trình phát triển quá trình tự dưỡng.
Vi khuẩn sử dụng các quá trình liên quan đến quá trình oxy hóa các hợp chất lưu huỳnh và các nguyên tố khác để tạo thành chất hữu cơ được phân loại là hóa tổng hợp.
BÀI 9
Sự hình thành và phân hủy các chất hữu cơ.
(Quang hợp, hô hấp, thoát hơi nước)
Chúng ta hãy xem xét chi tiết hơn các quá trình tích lũy năng lượng mặt trời trong quá trình hình thành các chất hữu cơ và sự tiêu tán của nó trong quá trình phân hủy các chất này. Sự sống trên Trái đất phụ thuộc vào dòng năng lượng được tạo ra do các phản ứng nhiệt hạch xảy ra ở độ sâu của Mặt trời. Khoảng 1% năng lượng mặt trời đến Trái đất được tế bào thực vật (và một số vi khuẩn) chuyển đổi thành năng lượng hóa học của carbohydrate tổng hợp.
Sự hình thành các chất hữu cơ trong ánh sáng gọi là quang hợp (gr. Ánh sáng, kết nối) Quang hợp là sự tích lũy một phần năng lượng mặt trời bằng cách chuyển hóa thế năng của nó thành liên kết hóa học của các chất hữu cơ.
quang hợp- mối liên hệ cần thiết giữa thiên nhiên sống và vô tri. Nếu không có dòng năng lượng từ Mặt trời, sự sống trên hành tinh của chúng ta, tuân theo định luật thứ hai của nhiệt động lực học, sẽ chấm dứt vĩnh viễn. Gần đây (cuối thế kỷ 18), người ta đã phát hiện ra rằng trong các chất hữu cơ được hình thành trong quá trình quang hợp, tỷ lệ cacbon, hydro và oxy sao cho cứ 1 nguyên tử cacbon thì có 1 phân tử nước (do đó có tên là đường). - cacbohydrat). Người ta tin rằng carbohydrate được hình thành từ carbon và nước, và oxy được giải phóng từ CO 2. Sau đó, bác sĩ người Anh Cornelius van Niel, khi nghiên cứu vi khuẩn quang hợp, đã chỉ ra rằng do quá trình quang hợp, vi khuẩn lưu huỳnh tạo ra lưu huỳnh chứ không phải oxy:
Ông cho rằng đó không phải là CO 2 mà là nước bị phân hủy trong quá trình quang hợp và đề xuất phương trình tóm tắt sau đây về quá trình quang hợp:
Đối với tảo và cây xanh, H 2 A là nước (H 2 O). Đối với vi khuẩn lưu huỳnh màu tím, H 2 A là hydro sunfua. Đối với các vi khuẩn khác, đây có thể là hydro tự do hoặc chất có thể oxy hóa khác.
Ý tưởng này đã được xác nhận bằng thực nghiệm vào những năm 30 của thế kỷ 20 bằng cách sử dụng đồng vị nặng của oxy (18 O).
Đối với tảo và cây xanh, phương trình quang hợp tổng thể bắt đầu được viết như sau:
Carbohydrate được tổng hợp bởi thực vật (glucose, sucrose, tinh bột, v.v.) là nguồn năng lượng chính cho hầu hết các sinh vật dị dưỡng sinh sống trên hành tinh của chúng ta. Sự phân hủy chất hữu cơ xảy ra trong quá trình trao đổi chất (thay đổi gr.) trong tế bào sống.
Trao đổi chất là tập hợp các phản ứng sinh hóa và chuyển hóa năng lượng trong tế bào sống, kèm theo sự trao đổi chất giữa cơ thể và môi trường.
Tổng các phản ứng dẫn đến sự phân hủy hoặc phân hủy các phân tử và giải phóng năng lượng được gọi là sự dị hóa và dẫn đến sự hình thành các phân tử mới – sự đồng hóa.
Sự biến đổi năng lượng trong tế bào sống được thực hiện bằng cách chuyển các electron từ cấp độ này sang cấp độ khác hoặc từ nguyên tử hoặc phân tử này sang cấp độ khác. Năng lượng của carbohydrate được giải phóng trong quá trình trao đổi chất trong quá trình hô hấp của sinh vật.
Hô hấp là quá trình trong đó năng lượng được giải phóng do sự phân hủy carbohydrate được chuyển đến phân tử mang năng lượng linh hoạt adenosine triphosphate (ATP), nơi nó được lưu trữ dưới dạng liên kết photphat năng lượng cao.
Ví dụ, khi 1 mol glucose bị phân hủy sẽ giải phóng 686 kcal năng lượng tự do (1 kcal = 4,18t10 J). Nếu năng lượng này được giải phóng nhanh chóng, phần lớn năng lượng sẽ bị tiêu tán dưới dạng nhiệt. Điều này sẽ không có lợi cho tế bào nhưng sẽ dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ gây tử vong cho tế bào. Nhưng hệ thống sống có những cơ chế phức tạp điều chỉnh nhiều phản ứng hóa học để năng lượng được lưu trữ trong các liên kết hóa học và sau đó có thể được giải phóng dần dần khi cần thiết. Ở động vật có vú, chim và một số động vật có xương sống khác, nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình hô hấp được bảo toàn nên nhiệt độ cơ thể của chúng cao hơn nhiệt độ môi trường. Cây có tốc độ hô hấp chậm nên nhiệt thoát ra thường không ảnh hưởng đến nhiệt độ của cây. Hô hấp có thể xảy ra trong cả điều kiện hiếu khí (có oxy) và kỵ khí (không có oxy).
Hô hấp hiếu khí- một quá trình ngược với quá trình quang hợp, tức là chất hữu cơ tổng hợp được (C 6 H 12 O 6) lại bị phân hủy tạo thành CO 2 và H 2 O đồng thời giải phóng thế năng Q mồ hôi tích tụ trong chất này:
Tuy nhiên, trong trường hợp không có oxy, quá trình này có thể không hoàn thành. Kết quả của quá trình hô hấp không hoàn chỉnh như vậy, các chất hữu cơ được hình thành vẫn chứa một lượng năng lượng nhất định, sau này các sinh vật khác có thể sử dụng năng lượng này cho các kiểu hô hấp khác.
Hô hấp kỵ khí tiến hành mà không có sự tham gia của khí oxy. Chất nhận điện tử không phải là oxy mà là một chất khác, ví dụ axit axetic:
năng lượng dự trữ q 1 và có thể dùng làm nhiên liệu hoặc tự oxi hóa và bốc cháy trong tự nhiên theo phản ứng:
Hơi thở không có oxy là nền tảng cho sự sống của nhiều người hoại sinh(vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, động vật nguyên sinh), nhưng cũng có thể được tìm thấy trong mô của động vật bậc cao.
Lên men- đây là hô hấp yếm khí, trong đó chất hữu cơ đóng vai trò là chất nhận điện tử:
|
| và rượu thu được cũng chứa |
|
một lượng năng lượng q 2 nhất định có thể được sử dụng bởi các sinh vật khác:
Sự phân hủy có thể là kết quả của không chỉ các quá trình sinh học mà còn cả phi sinh học. Ví dụ, cháy rừng và thảo nguyên thải ra một lượng lớn CO 2 và các loại khí khác vào khí quyển và khoáng chất vào đất. Chúng là một quá trình quan trọng và đôi khi thậm chí cần thiết trong các hệ sinh thái nơi điều kiện vật lý khiến vi sinh vật không có thời gian để phân hủy dư lượng hữu cơ tạo thành. Nhưng quá trình phân hủy cuối cùng của thực vật và động vật chết được thực hiện chủ yếu bởi các vi sinh vật dị dưỡng - chất phân hủy, ví dụ phổ biến trong nước thải và nước tự nhiên vi khuẩn hoại sinh. Sự phân hủy chất hữu cơ là kết quả của việc thu được các nguyên tố hóa học và năng lượng cần thiết trong quá trình chuyển hóa thức ăn bên trong tế bào của cơ thể chúng. Nếu các quá trình này chấm dứt, tất cả các yếu tố sinh học sẽ bị giữ lại trong xác chết và việc tiếp tục sự sống sẽ trở nên bất khả thi. Tổ hợp các kẻ hủy diệt trong sinh quyển bao gồm một số lượng lớn các loài, hoạt động tuần tự, thực hiện quá trình phân hủy các chất hữu cơ thành các chất khoáng. Quá trình hình thành và phân hủy chất hữu cơ gọi là quá trình các sản phẩm(lat. sáng tạo, sản xuất) và sự phá hủy(lat. hủy diệt). Cân bằng sản xuất - phá hủy trong toàn bộ sinh quyển trong điều kiện hiện đại là tích cực. Điều này là do thực tế là không phải tất cả các bộ phận của thực vật và động vật chết đều bị tiêu hủy với tốc độ như nhau. Chất béo, đường và protein phân hủy khá nhanh nhưng gỗ (chất xơ, lignin), chitin và xương phân hủy rất chậm. Sản phẩm trung gian ổn định nhất của quá trình phân hủy chất hữu cơ là mùn ( lat. đất, mùn), quá trình khoáng hóa tiếp theo diễn ra rất chậm. Sự phân hủy mùn chậm là một trong những nguyên nhân dẫn đến việc tiêu hủy chậm hơn so với sản phẩm. Theo quan điểm hóa học, chất humic là sản phẩm ngưng tụ (tiếng Latin - tích tụ, nén) của các hợp chất thơm (phenol, benzen, v.v.) với các sản phẩm phân hủy của protein và polysacarit. sự phân hủy của chúng rõ ràng đòi hỏi các enzyme đặc biệt, thường không có trong đất và các sinh vật hoại sinh dưới nước.
Do đó, quá trình phân hủy dư lượng hữu cơ là một quá trình lâu dài, nhiều giai đoạn và phức tạp, kiểm soát một số chức năng quan trọng của hệ sinh thái: hoàn trả chất dinh dưỡng cho chu trình và năng lượng cho hệ thống; sự biến đổi các chất trơ của bề mặt trái đất; hình thành các hợp chất phức tạp vô hại của các chất độc hại; duy trì thành phần khí quyển cần thiết cho sự sống ở Azrob. Đối với toàn bộ sinh quyển, độ trễ giữa quá trình phân hủy các chất hữu cơ và quá trình tổng hợp chúng của cây xanh là vô cùng quan trọng. Chính độ trễ này đã gây ra sự tích tụ nhiên liệu hóa thạch trong lòng hành tinh và oxy trong khí quyển. Sự cân bằng tích cực của quá trình sản xuất và tiêu hủy được thiết lập trong sinh quyển đảm bảo sự sống của các sinh vật hiếu khí, bao gồm cả con người.
Các mô hình tiêu thụ nước cơ bản thực vật.
Thoát hơi nước là quá trình bốc hơi nước của các bộ phận trên cạn của thực vật.
Một trong những chức năng sinh lý chính của bất kỳ sinh vật nào là duy trì đủ lượng nước trong cơ thể. Trong quá trình tiến hóa, các sinh vật đã phát triển nhiều cách thích nghi khác nhau để lấy và sử dụng nước một cách tiết kiệm, cũng như để sống sót trong thời kỳ khô hạn. Một số động vật sa mạc lấy nước từ thức ăn, một số khác thông qua quá trình oxy hóa chất béo được lưu trữ kịp thời (ví dụ, lạc đà, có khả năng lấy 107 g nước trao đổi chất từ 100 g chất béo thông qua quá trình oxy hóa sinh học). Đồng thời, chúng có khả năng thấm nước tối thiểu ở lớp vỏ ngoài của cơ thể, lối sống chủ yếu về đêm, v.v. Với tình trạng khô cằn định kỳ, chúng thường rơi vào trạng thái nghỉ ngơi với tốc độ trao đổi chất tối thiểu.
Thực vật trên cạn lấy nước chủ yếu từ đất. Lượng mưa thấp, thoát nước nhanh, bốc hơi mạnh hoặc kết hợp các yếu tố này dẫn đến khô hạn và độ ẩm quá mức dẫn đến úng và úng đất. Cân bằng độ ẩm phụ thuộc vào sự chênh lệch giữa lượng mưa và lượng nước bốc hơi từ bề mặt cây và đất, cũng như thông qua sự thoát hơi nước. Ngược lại, quá trình bay hơi phụ thuộc trực tiếp vào độ ẩm tương đối của không khí trong khí quyển. Khi độ ẩm gần 100%, quá trình bốc hơi gần như dừng lại và nếu nhiệt độ giảm hơn nữa, quá trình ngược lại bắt đầu - ngưng tụ (dạng sương mù, sương và sương giá rơi ra). Độ ẩm không khí như một yếu tố môi trường, ở các giá trị cực đoan (độ ẩm cao và thấp), sẽ tăng cường tác động (làm trầm trọng thêm) nhiệt độ lên cơ thể. Độ bão hòa không khí với hơi nước hiếm khi đạt giá trị cực đại. Độ ẩm thiếu hụt là sự chênh lệch giữa mức bão hòa tối đa có thể và mức bão hòa thực tế hiện có ở một nhiệt độ nhất định. Đây là một trong những thông số môi trường quan trọng nhất, vì nó đặc trưng cho hai đại lượng cùng một lúc: nhiệt độ và độ ẩm. Độ ẩm càng thiếu thì càng khô và ấm hơn và ngược lại. Chế độ mưa là yếu tố quan trọng nhất quyết định sự di chuyển các chất ô nhiễm trong môi trường tự nhiên và sự rửa trôi của chúng từ khí quyển.
Khối lượng nước chứa trong các sinh vật sống ước tính khoảng 1,1 10 3 tỷ tấn, tức là ít hơn lượng nước chứa trong lòng tất cả các con sông trên thế giới. Tuy nhiên, biocenosis của sinh quyển, chứa một lượng nước tương đối nhỏ, lại thúc đẩy nó đi qua chính nó một cách mạnh mẽ. Điều này xảy ra đặc biệt mạnh mẽ ở đại dương, nơi nước vừa là môi trường sống vừa là nguồn dinh dưỡng và khí. Phần lớn biocenosis của hành tinh bao gồm các nhà sản xuất. Trong hệ sinh thái dưới nước là tảo và thực vật phù du, còn trong hệ sinh thái trên cạn là thảm thực vật. Trong môi trường nước, thực vật liên tục lọc nước qua bề mặt, còn trên cạn, chúng hút nước từ đất bằng rễ và loại bỏ (thoát hơi) phần trên mặt đất. Như vậy, để tổng hợp được 1 gam sinh khối, thực vật bậc cao phải làm bay hơi khoảng 100 g nước.
Hệ thống thoát hơi nước mạnh nhất trên đất liền là rừng, có khả năng tự bơm toàn bộ khối nước trong thủy quyển trong 50 nghìn năm; Đồng thời, sinh vật phù du đại dương lọc tất cả nước biển trong một năm và tất cả các sinh vật biển cùng nhau lọc nó chỉ trong sáu tháng.
Một bộ lọc quang hợp phức tạp hoạt động trong sinh quyển, trong đó nước bị phân hủy và cùng với carbon dioxide, được sử dụng để tổng hợp các hợp chất hữu cơ cần thiết cho việc xây dựng tế bào sinh vật. Các sinh vật sống quang hợp có thể phân hủy toàn bộ khối lượng nước trong thủy quyển trong khoảng 5 triệu năm, và các sinh vật khác phục hồi lượng nước bị mất từ chất hữu cơ chết trong khoảng thời gian tương tự.
Do đó, sinh quyển, mặc dù lượng nước chứa trong nó không đáng kể, nhưng hóa ra lại là bộ lọc thủy quyển phức tạp và mạnh mẽ nhất trên Trái đất.
Một loạt các bộ lọc sinh học đi qua một khối lượng nước bằng khối lượng của toàn bộ thủy quyển trong khoảng thời gian từ sáu tháng đến hàng triệu năm. Vì vậy có thể lập luận rằng Thủy quyển là sản phẩm của các sinh vật sống, là môi trường do chính chúng tạo ra. Viện sĩ V.I. đã bày tỏ điều này bằng luận điểm: Sinh vật đối phó với một môi trường mà nó không chỉ thích nghi mà còn thích nghi với nó.
Phát triển hệ sinh thái.
Các quan sát trong tự nhiên cho thấy những cánh đồng bỏ hoang hay những khu rừng bị cháy dần dần bị chinh phục bởi các loại cỏ dại lâu năm, sau đó là cây bụi và cuối cùng là cây cối. Sự phát triển của các hệ sinh thái theo thời gian được biết đến trong sinh thái học là sự diễn thế sinh thái (lat. liên tục, trình tự).
Diễn thế sinh thái là sự thay đổi tuần tự của các biocenose liên tiếp phát sinh trên cùng một lãnh thổ dưới tác động của các yếu tố tự nhiên hoặc nhân tạo.
Một số cộng đồng vẫn ổn định trong nhiều năm, số khác lại thay đổi nhanh chóng. Sự thay đổi xảy ra trong tất cả các hệ sinh thái, một cách tự nhiên hoặc nhân tạo. Những thay đổi tự nhiên là tự nhiên và được kiểm soát bởi chính cộng đồng. Nếu những thay đổi kế tiếp được xác định chủ yếu bởi sự tương tác nội bộ thì điều này tự sinh, tức là sự kế thừa tự tạo ra. Nếu những thay đổi được gây ra bởi các ngoại lực tác động vào hệ sinh thái (bão, hỏa hoạn, tác động của con người) thì những diễn biến đó được gọi là dị sinh nghĩa là được tạo ra từ bên ngoài. Ví dụ, những khu rừng bị chặt phá sẽ nhanh chóng được cây cối xung quanh tái sinh; đồng cỏ có thể nhường chỗ cho rừng. Hiện tượng tương tự xảy ra ở các hồ nước, trên sườn đá, sa thạch trơ trụi, trên đường phố của những ngôi làng bị bỏ hoang, v.v. Các quá trình kế tiếp liên tục diễn ra trên khắp hành tinh.
Các cộng đồng kế tiếp thay thế nhau trong một không gian nhất định được gọi là nối tiếp hoặc các giai đoạn.
Sự kế thừa bắt đầu ở một khu vực mà trước đây chưa có người chiếm giữ được gọi là sơ đẳng. Ví dụ, sự định cư của địa y trên đá: dưới tác động của sự tiết ra địa y, nền đá dần dần biến thành một loại đất, nơi địa y bụi rậm, cỏ xanh, cây bụi, v.v. sau đó định cư.
Nếu một cộng đồng phát triển trên địa điểm của một cộng đồng hiện có thì họ sẽ nói về sơ trung sự kế thừa. Ví dụ, những thay đổi xảy ra sau khi nhổ bỏ hoặc chặt phá rừng, xây dựng ao hoặc hồ chứa, v.v.
Tốc độ kế tiếp khác nhau.Ở khía cạnh lịch sử, sự biến đổi của hệ động vật, thực vật qua các thời kỳ địa chất không gì khác hơn là sự diễn thế sinh thái. Chúng có liên quan chặt chẽ với những thay đổi về địa chất, khí hậu và sự tiến hóa của các loài. Những thay đổi như vậy xảy ra rất chậm. Sự kế thừa chính phải mất hàng trăm, hàng ngàn năm. Những cái thứ cấp tiến hành nhanh hơn. Sự kế thừa bắt đầu với một quần xã không cân bằng, trong đó việc sản xuất (P) chất hữu cơ lớn hơn hoặc ít hơn tốc độ hô hấp (D) và quần xã có xu hướng chuyển sang trạng thái P = D. Sự kế thừa bắt đầu từ P > D được gọi là tự dưỡng, và tại P<Д - dị dưỡng. Tỷ lệ P/D là một chỉ số chức năng đánh giá mức độ trưởng thành của hệ sinh thái.
Ở P > D, sinh khối cộng đồng (B) và tỷ lệ sinh khối so với sản lượng B/P tăng dần, tức là kích thước của sinh vật tăng lên. Sự gia tăng xảy ra cho đến khi hệ thống ổn định. Trạng thái của một hệ sinh thái ổn định được gọi là mãn kinh(gr. cầu thang, bước trưởng thành).
Diễn thế tự dưỡng- một hiện tượng phổ biến trong tự nhiên bắt đầu từ một môi trường không có người ở: sự hình thành rừng trên những vùng đất bị bỏ hoang hoặc sự phục hồi cuộc sống sau những vụ phun trào núi lửa và các thảm họa thiên nhiên khác. Nó được đặc trưng bởi sự chiếm ưu thế lâu dài của các sinh vật tự dưỡng.
Diễn thế dị dưỡngđặc trưng bởi sự chiếm ưu thế của vi khuẩn và xảy ra khi môi trường quá bão hòa với các chất hữu cơ. Ví dụ, ở một dòng sông bị ô nhiễm bởi nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao hoặc trong nhà máy xử lý nước thải. Trong quá trình diễn thế dị dưỡng, năng lượng dự trữ có thể dần biến mất. Do thiếu quá trình tự dưỡng nên thời kỳ mãn kinh có thể không xảy ra; sau đó, sau khi cạn kiệt năng lượng dự trữ, hệ sinh thái có thể biến mất (một cái cây bị đổ).
Trong các hệ thống cao trào, một mạng lưới các mối quan hệ phức tạp được hình thành để duy trì trạng thái ổn định của nó. Về mặt lý thuyết, trạng thái như vậy sẽ không đổi theo thời gian và tồn tại cho đến khi bị gián đoạn bởi những nhiễu loạn mạnh mẽ bên ngoài. Tỷ lệ P/D càng lệch khỏi 1 thì hệ sinh thái càng kém trưởng thành và kém ổn định. Trong các cộng đồng cao trào, tỷ lệ này tiến tới 1.
Xu hướng thay đổi các đặc điểm chính của hệ sinh thái. Trong quá trình diễn thế tự sinh, người ta quan sát thấy sự thay đổi tự nhiên về các đặc điểm chính của hệ sinh thái (Bảng 2.2).
Sự kế thừa liên quan đến sự thay đổi chức năng về năng lượng theo hướng tăng chi phí hô hấp khi chất hữu cơ và sinh khối tích lũy. Chiến lược chung để phát triển hệ sinh thái là tăng hiệu quả sử dụng năng lượng và chất dinh dưỡng, đạt được sự đa dạng tối đa về loài và làm phức tạp cấu trúc của hệ thống.
Diễn thế là sự phát triển có định hướng và có thể dự đoán trước của một hệ sinh thái cho đến khi trạng thái cân bằng được thiết lập giữa quần xã sinh vật - biocenosis và môi trường phi sinh học - biotope.
Trong quá trình diễn thế, các quần thể sinh vật và các mối liên hệ chức năng giữa chúng thay thế nhau một cách tự nhiên và có thể đảo ngược. Mặc dù hệ sinh thái không phải là một “siêu sinh vật”, nhưng có nhiều điểm tương đồng giữa sự phát triển của hệ sinh thái, quần thể, sinh vật và cộng đồng con người.
Sự tiến hóa hệ sinh thái, không giống như sự kế thừa, là một quá trình phát triển lịch sử lâu dài. Sự tiến hóa của các hệ sinh thái là lịch sử phát triển của sự sống trên Trái đất từ khi hình thành sinh quyển cho đến ngày nay. Sự tiến hóa dựa trên sự chọn lọc tự nhiên ở cấp độ loài hoặc cấp độ thấp hơn. Sự tiến hóa của các hệ sinh thái ở một mức độ nào đó được lặp lại trong quá trình phát triển kế tiếp của chúng. Các quá trình tiến hóa là không thể đảo ngược và không có tính chu kỳ. Nếu so sánh thành phần, cấu trúc của các hệ sinh thái ở các kỷ nguyên địa chất sớm và muộn có thể thấy xu hướng tăng tính đa dạng loài, mức độ khép kín của các chu trình sinh địa hóa, sự phân bố và bảo tồn đồng đều các nguồn tài nguyên trong hệ thống, tính phức tạp của cấu trúc. của cộng đồng và mong muốn có một trạng thái cân bằng trong đó tốc độ tiến hóa chậm lại. Trong một hệ thống như vậy, quá trình tiến hóa gặp phải nhiều trở ngại, bởi vì cộng đồng có mật độ dân cư đông đúc và mối liên hệ giữa các sinh vật và quần thể rất chặt chẽ. Đồng thời, cơ hội thâm nhập vào một hệ thống như vậy từ bên ngoài là rất nhỏ và sự phát triển của nó có phần bị ức chế.
Quần xã sinh vật.Điều kiện lý hóa và khí hậu ở các phần khác nhau của sinh quyển là khác nhau. Các tập hợp lớn các hệ sinh thái được xác định theo khí hậu được gọi là quần xã hoặc các hệ sinh thái. Quần xã là một hệ thống vĩ mô hoặc tập hợp các hệ sinh thái có liên quan chặt chẽ với nhau bởi các điều kiện khí hậu, dòng năng lượng, chu trình vật chất, sự di cư của sinh vật và kiểu thảm thực vật. Mỗi quần xã chứa một số hệ sinh thái nhỏ hơn, liên kết với nhau.
Quần xã sinh vật được chia thành ba nhóm chính dựa trên môi trường sống của chúng: trên cạn, dưới biển và nước ngọt. Sự hình thành của chúng phụ thuộc vào khí hậu vĩ mô và đối với nước ngọt - vào vĩ độ địa lý của khu vực. Các yếu tố quan trọng là:
lưu thông không khí,
sự phân bố ánh sáng mặt trời,
tính chất mùa của khí hậu,
chiều cao và hướng của núi,
thủy động lực học của hệ thống nước.
Quần xã sinh vật trên cạn chủ yếu được quyết định bởi thảm thực vật, phụ thuộc chặt chẽ vào khí hậu và là nguồn sinh khối chính. Ranh giới rõ ràng giữa các quần xã sinh vật là rất hiếm. Thông thường chúng bị mờ và thể hiện các vùng chuyển tiếp rộng. Ở ranh giới của hai hệ sinh thái, chẳng hạn như ở bìa rừng, các đại diện của các loài rừng và đồng cỏ xuất hiện đồng thời. Sự tương phản của môi trường, và do đó có rất nhiều cơ hội về môi trường, tạo ra một “sự cô đọng của sự sống” được gọi là quy tắc hiệu ứng cạnh hoặc quy tắc ecotone(từ gr. house và truyền thông) . Quần xã sinh vật phong phú nhất trên hành tinh về số lượng loài là rừng mưa nhiệt đới thường xanh.
Quần xã sinh vật biểnít phụ thuộc vào khí hậu hơn so với trên cạn. Chúng được hình thành tùy thuộc vào độ sâu của bể chứa và vị trí thẳng đứng của sinh vật. Điều quan trọng nhất là quá trình quang hợp chỉ có thể thực hiện được ở tầng nước mặt. Vùng nước nông ven biển, một bên là bờ biển và một bên là sườn dốc lục địa (lên tới 600 m), được gọi là lục địa. cái kệ(Kệ tiếng Anh). Diện tích thềm chiếm khoảng 8% tổng diện tích các đại dương trên thế giới.
Trong khu vực kệ có vùng ven biển(tiếng Latin: ven biển). Độ sâu nông, sự gần gũi với các lục địa, dòng chảy lên xuống quyết định sự phong phú về chất dinh dưỡng, năng suất cao và sự đa dạng của sinh vật. Khoảng 80% tổng sinh khối đại dương được sản xuất ở đây và nghề cá đại dương của thế giới tập trung ở đây. Từ mép dưới thềm phía trên sườn lục địa đến độ sâu 2 - 3 nghìn m vùng tắm(gr. sâu). Diện tích của vùng này chiếm hơn 15% tổng diện tích đại dương một chút. So với vùng ven biển, hệ động vật và thực vật của vùng tắm kém hơn nhiều; tổng sinh khối không vượt quá 10% sinh khối của các đại dương trên thế giới. Từ chân sườn dốc lục địa đến độ sâu 6 - 7 nghìn m có vùng vực thẳm ( gr. vực thẳm) của đại dương. Nó có diện tích hơn 75% đáy đại dương. Vực thẳm được đặc trưng bởi sự thiếu vắng ánh sáng mặt trời ở đáy, khả năng di chuyển yếu của khối nước, chất dinh dưỡng hạn chế, hệ động vật nghèo nàn, độ đa dạng loài thấp và sinh khối. Trong vùng vực thẳm có những vùng trũng sâu - lên tới 11 nghìn m, diện tích của nó chiếm khoảng 2% tổng diện tích đáy đại dương.
Nước ngọt nội địa, thường nông. Yếu tố hàng đầu trong các hệ sinh thái này là tốc độ tuần hoàn nước. Trên cơ sở này người ta phân biệt lô tô(lat. xả nước) nước chảy (sông, suối) và cho vay(tiếng Latin, từ từ, bình tĩnh), nước đọng (hồ, ao, vũng nước).
Quần xã sinh vật lớn trên toàn cầu ổn định.
tóm tắt các bài thuyết trình khác“Nuôi cấy tế bào và mô thực vật” - Chức năng của hormone trong quá trình hình thành mô sẹo. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp Tế bào đã biệt hóa Các loại nuôi cấy tế bào và mô. Tính không đồng nhất về mặt di truyền. Nuôi cấy tế bào thực vật. Sự khác biệt hóa. Đặc điểm của tế bào callus. Các khía cạnh lịch sử. Sự hình thành các khối u vương miện. Nuôi cấy tế bào đơn. Lý do không đồng bộ. Tổng hợp các chất chuyển hóa thứ cấp. Sự biệt hóa của mô callus. Yếu tố vật lý.
“Lá cây” - Lá cuống lá. Cạnh của phiến lá là gì? Lá còn là cơ quan hô hấp, bốc hơi và rút ruột (đào thải các giọt nước) của cây. Những loại tĩnh mạch nào? Lá ghép. Miêu tả chiếc lá. Các lá nằm ở hai bên cuống lá, cách nhau một khoảng. Lá không cuống. Phần mép của phiến lá. Ba âm tiết. Đối diện. Xoay tròn. Tĩnh mạch. Lá đơn giản. Trong thực vật học, lá là cơ quan bên ngoài của cây có chức năng chính là quang hợp.
“Phân loại trái cây” - Bí ngô. Pomeranian. Phân loại trái cây. Cơ quan của thực vật có hoa. So sánh. Quả mọng. Quả táo. Trái cây mọng nước. Tìm cái kỳ lạ ra. Polydrupe. Tổng hợp tài liệu đã học. Drupe. Pericarp. Cơ quan sinh sản. Trái cây, phân loại của họ.
"Trái cây và hạt giống" - Pod. Đừng để tâm hồn bạn lười biếng. Công việc phòng thí nghiệm. Bí ngô. Caryopsis. Kiến thức. Drupe. Chuyển khoản. Cây kiến thức Câu hỏi để củng cố. Lan truyền bằng cách phân tán. Lan truyền bằng nước. Dấu hiệu của hạt Vô sinh. Một bông hoa vô hình. Chuyển giao trên tích hợp bên ngoài. Sự hình thành bào thai. Hộp. Làm việc theo nhóm. Polydrupe. Thai nhi. Lan truyền theo gió. Tại sao hạt cần phát tán?
“Cấu trúc của chồi” - Củ. Các loại thận. Được hình thành từ chồi ở gốc thân. Cấu trúc bên ngoài của buổi chụp. Các chất hữu cơ. Cấu trúc bên trong. Sự phát triển của chồi từ chồi. Các nút nội bộ được xác định rõ ràng. Bỏ trốn. Củ rễ. Tăng trưởng thân cây. Thân cây. Thoát khỏi sửa đổi. Nhiều loại chồi. Corm. Vận chuyển các chất dọc theo thân cây. Thân rễ. Bóng đèn. Phân nhánh. Củ và thân cây. Cân. Nụ.
“Nhiệm vụ về cấu tạo của thực vật” - Vị trí các bó mạch. Nhìn vào bức tranh và trả lời các câu hỏi. Vận chuyển ngang. Sửa đổi ngầm của chồi. Cấu trúc của thận. Vị trí của chồi trong không gian. Mô thực vật. Sự phân nhánh của chồi. Cấu trúc của nón tăng trưởng Cấu trúc bên ngoài của rễ. Đang cày xới. Sửa đổi gốc. Nhìn vào bản vẽ. Didactics cho bảng trắng tương tác trong sinh học. Cách sắp xếp lá.