Концентрация токсичных соединений при продвижении по пищевым цепям

По пищевым цепям

Концентрация токсичных соединений при продвижении по пищевым цепям

Как показано выше, в пищевых цепях происходит рассеяние энергии. Однако некоторые вещества при продвижении по пищевым цепям не рассеиваются, а, наоборот, концентрируются. Этот процесс называется концентрированием веществ в пищевой цепи, или биологическим накоплением. Его наиболее наглядными примерами являются накопления некоторых устойчивых пестицидов и радионуклидов.

Чтобы снизить численность комаров на Лонг-Айленде болота много лет опылялись ДДТ. При этом не использовались такие концентрации ДДТ, которые представляли бы непосредственную опасность для рыб и других позвоночных, однако не были учтены длительность сохранение токсичных остатков ДДТ.

Коэффициенты накопления ДДТ (КН, отношение содержания токсичного вещества в организме по отношению к его содержанию в воде) у организмов разных трофических уровней представлены в таблице.

Трофичес-кий уровень Организм Накопление ДДТ* КН
Вода 0,00005 1,00
1-2 Планктон 0,04
Планктоноядные рыбы 0,23 – 0,94 4600 – 18800
Хищнае рыбы (щука и пр.) 1,33 – 2,07 26600- 41400
Водно-болотные птицы, питающиеся мелкими животными (цапля, крачка) 3,57 – 3,91 71400– 78200
Падальщик Серебристая чайка 6,00
Скопа (яйцо) 13,8
Утки, питающиеся мелкой рыбой 22,8
Баклан, питающийся крупной рыбой 26,4

* 1 весовая часть остатков ДДТ на 1 миллион весовых частей воды и организма

Концентрация загрязнителей при продвижении по трофическим цепям обусловлена в первую очередь их накоплением в метаболически неактивных тканях. Например, радиоктивный изотоп 90Sr, являющийся биологическим аналогом кальция, накапливается в раковинах моллюсков и костных тканях позвоночных, откуда уже практически не выводится. Поэтому значения КН для этого изотопа очень высокие.

Напротив, значительно более активный 137Cs, являющийся биологическим аналогом натрия и калия, концентрируется в метаболически активных тканях и поэтому достаточно быстро выводится из организма.

Накопление биологических загрязнителей особенно негативно сказывается на ранних стадиях развития. Так, накопление ДДТ в организмах взрослых птиц не носит им видимого вреда. Однако это приводит к утончению скорлупы откладываемых ими яиц, в результате чего они часто оказываются раздавленными при насиживании.

Накопление радиоактивных изотопов в организмах часто используют для определения трофических связей организмов в сообществах.

ЛЕКЦИЯ 13

Основы популяционной экологии

Определение популяции

Важнейшим уровнем организации экологических систем является популяционный уровень. Понятие «популяция» было известно еще в Древней Греции и Древнем Риме, где оно употреблялось по отношению к человеческому обществу в значениях «собрание, группа людей, население».

Однако поскольку в античном мире, даже в «демократических» Афинах, рабы людьми не считались, в «популяцию» они не включались. Производными от понимания термина «популяция» в этом смысле являются «популярность», «популизм» и т.д.

В качестве биологического термина понятие «популяция» впервые использовал германский зоолог Б. Иогансен в 1903 году.

Популяцию в самом общем виде можно определить как «совокупность особей одного вида, населяющих в течение длительного периода времени (большого числа поколений) определенное пространство, внутри которой осуществляется свободное скрещивание особей (панмиксия), и которая достаточно изолирована тем или иным способом от других таких же популяций.

Следует подчеркнуть, что популяция – это совокупность особей одного вида, поэтому большой ошибкой является выражение «многовидовая популяция».

Популяция – это минимальная самовоспроизводящаяся группа особей. Минимальный размер для самовоспроизводства популяции означает численность, достаточную для ее выживания при резких изменениях факторов среды на протяжении длительного числе поколений.

Во многих популяциях наблюдаются «популяционные волны», или значительные многолетние изменения численности, диапазон которых в отдельных случаях достигают сотен и тысяч раз. Однако, несмотря на это, численность популяции, не опускается ниже определенного критического уровня. Если это произойдет, популяция исчезает.

Источник: https://studopedia.su/8_30357_po-pishchevim-tsepyam.html

1.4 Концентрация токсичных соединений при прохождении по пищевым цепям

Концентрация токсичных соединений при продвижении по пищевым цепям

Распределениеэнергии не единственный количественныйпараметр, на который влияют события,происходящие в пищевых цепях. Некоторыевещества по мере продвижения по цепине рассеиваются, а наоборот, накапливаются.

Это , так называемое, концентрированиев пищевой цепи, нагляднее всегодемонстрируют некоторые устойчивыерадионуклиды и пестициды. Так былообнаружено, что коэффициент накопления(соотношение количества вещества втканях и в окружающей среде) радиоактивногофосфора равен 2 миллионам.

Таким образом”безопасные выбросы” в окружающуюсреду могут стать крайне опасными длявысших звеньев пищевой цепи, к которымотносится и человек.

Подобный примердемонстрирует и ДДТ. Чтобы сократитьчисленность комаров на Лонг-Айленде,болота много лет опыляли ДДТ.

Специалистыпо борьбе с насекомыми благоразумно неприменяли таких концентраций, которыебыли бы непосредственно летальны длярыбы и других животных, но они не учлиэкологических процессов и длительногосохранения токсичных остатков ДДТ.

Ядовитые остатки, адсорбированные надетрите, концентрировались в тканяхдетритофагов и мелких рыб и далее – вхищниках высшего порядка – таких, какрыбоядные птицы. Коэффициент концентрациидля рыбоядных птиц составляет около500 000.

Принцип биологическогонакопления надо учитывать при любыхрешениях, связанных с поступлениемзагрязнений в среду. Многие небиологическиефакторы, однако, могут уменьшать илиувеличивать коэффициент концентрации.

Так человек получает меньше ДДТ, чемрыбоядные птицы и частично это объясняетсятем, что при обработке и варке пищи частьэтого вещества удаляется.

Хищная рыбаже находится в особенно опасном положении,потому, что может получать ДДТ не толькочерез пищу, но и прямо из воды черезжабры.

Глава 2

Всхемахпищевыхцепейкаждыйорганизмпредставленпитающимсяорганизмамикакого-тоопределённоготипа.Действительностьнамногосложнее,иорганизмы(особенно,хищники)могутпитатьсясамымиразнымиорганизмами,дажеизразличныхпищевыхцепей.Такимобразом,пищевыецепипереплетаются,образуяпищевыесети.(рисунок2.)

Рис.2 пример пищевойсети.

Пищевыесетислужатосновойдляпостроенияэкологическихпирамид.

2.1 Экологическая пирамида

Экологическаяпирамида – способ графического отображениясоотношения различных трофическихуровней в экосистеме.

Может быть трехтипов:

  1. пирамида численности – отображает численность организмов на каждом трофическом уровне;

  2. Пирамида биомассы – отражает биомассу каждого трофического уровня;

  3. Пирамида энергии – показывает количество энергии, прошедшее через каждый трофический уровень в течении определенного промежутка времени

Экосистемыочень разнообразны по относительнойско­рости создания и расходованиякак чистой первичной про­дукции, таки чистой вторичной продукции на каждомтро­фическом уровне.

Однако всем безисключения экосистемам свойственныопределенные соотношения первичной ивто­ричной продукции.

Всегда количестворастительного веще­ства, служащегоосновой цепи питания, в несколько раз(око­ло 10 раз) больше, чем общая массарастительноядных жи­вотных, а массакаждого последующего звена пищевойцепи, соответственно, пропорциональноизменяется.

Прогрессивноеснижение ассимилированной энергии вряду трофических уровней находитотражение в структуре экологическихпирамид.

Снижение количествадоступной энергии на каждом пос­ледующемтрофическом уровне сопровождаетсяснижением биомассы и численности особей.Пирамиды биомассы и чис­ленностиорганизмов для данного биоценозаповторяют в общих чертах конфигурациюпирамиды продуктивности.

Графическиэкологическую пирамиду изображают ввиде нескольких прямоугольниководинаковой высоты, но разной длины.Длина прямоугольника уменьшается отнижнего к верхнему соответственноуменьшению продуктивности на пос­ледующихтрофических уровнях.

Нижний треугольникса­мый большой по длине и соответствуетпервому трофиче­скому уровню -продуцентам, второй – приблизительнов10 раз меньше и соответствует второмутрофическому уров­ню — растительнояднымживотным, потребителям первого порядкаи т.д.

Скорость созданияорганического вещества не определя­етего суммарные запасы, т.е. общую массуорганизмов каж­дого трофическогоуровня.

Наличная биомасса продуцентови консументов в конкретных экосистемахзависит от того, как соотносятся междусобой темпы накопления органиче­скоговещества на определенном трофическомуровне и пе­редачи его на вышестоящий,т.е.

насколько сильно выеданиеобразовавшихся запасов. Важную рольпри этом имеет скорость воспроизведенияосновных генераций продуцентов иконсументов.

В большинственаземных экосистем, как уже говорилось,действует также правило биомасс, т.е.суммарная масса ра­стений оказываетсябольше, чем биомасса всех травоядных,а масса травоядных превышает массу всеххищников.

Следует различатьколичественно продуктивность, — аименно годовой прирост растительности— и биомассу. Раз­ница между первичнойпродукцией биоценоза и биомассойопределяет масштабы выедания растительноймассы. Даже для сообществ с преобладаниемтравянистых форм, ско­ростьвоспроизводства биомассы у которыхдостаточно ве­лика, животные используютдо 70% годового прироста ра­стений.

В тех трофическихцепях, где передача энергии осуще­ствляетсячерез связи «хищник — жертва», частонаблюда­ются пирамиды численностиособей: общее число особей, участвующихв цепях питания, с каждым звеномуменьша­ется. Это связано еще и с тем,что хищники, как правило, крупнее своихжертв. Исключение из правил пирамидычис­ленности составляют случаи, когдамелкие хищники живут за счет групповойохоты на крупных животных.

Все три правилапирамиды — продуктивности, биомассы ичисленности – выражают энергетическиеотношения в экосистемах. При этомпирамида продуктивности имеетуни­версальный характер, а пирамидыбиомассы и численности проявляются всообществах с определенной трофическойструктурой.

Первые два типапирамид имеют ряд существенныхнедостатков. Построение пирамидычисленности может быть затрудненно втом случае, если разброс численностиорганизмов разных уровней оказываетсячрезвычайно велик. (Например, 500 тысячамзлаков в основании пирамиды можетсоответствовать один конечный хищник.

)Кроме того, пирамида может оказатьсяперевернутой ( в том случае, если продуценточень крупный, или в том случае, еслибольшое число паразитов питаются нанемногочисленных консументах).

Пирамида биомасс отражает состояние экосистемына момент отбора пробы и, следовательно,показывает соотношение биомассы вданный момент и не отображает продуктивностькаждого трофического уровня (т.е.егоспособность образовывать биомассу втечение определенного промежуткавремени).

Поэтому в том случае, когдачисло продуцентов входят быстрорастущиевиды, пирамида биомасс так же можетоказаться перевернутой. Этих недостатковлишена пирамида энергии.

Она позволяетсравнить продуктивность различныхтрофических уровней, поскольку учитываетразницу в энергетической ценностиразличных веществ (например, 1 г.жирадает почти в два раза больше энергии,чем 1 г.глюкозы). поэтому пирамида энергиивсегда суживается кверху и никогда небывает перевернутой.

Для изучениявзаимоотношений между организмами вэкосистеме и для графического представленияэтих взаимоотношений удобнее использоватьне схемы пищевых сетей, а экологическиепирамиды. При этом сначала подсчитывают число различных организмов на даннойтерритории, сгруппировав их по трофическимуровням.

После таких подсчетов становитьсяочевидным, что численность животныхпрогрессивно уменьшается при переходеот второго трофического уровня кпоследующим. Численность растенийпервого трофического уровня тоже нередкопревосходит численность животных,составляющих второй уровень.

Это можноотобразить в виде пирамиды численности.

Рис. 4. два типаобычных пирамид численности (А и Б) иперевернутая пирамида (В).

Для удобства,количество организмов на данномтрофическом уровне может быть представленов виде прямоугольника, длина (или площадь)которого пропорциональна числуорганизмов, обитающих на данной площади(или в данном объеме, если это воднаяэкосистема).

На рисунке 4 показаны тритипа пирамид численности, отображающихреальные ситуации в природе. Хищники,расположенные на высшем трофическомуровне, называются конечными хищниками.Существует ряд неудобств, связанных сиспользованием этих пирамид.

Из этихнеудобств наиболее важны следующие:

– продуценты сильноразличаются по размерам, а между темодин экземпляр злака или водоросли,например, имеет тот же статус, что и однодерево. Поэтому истинно пирамидальнойформы часто не получатся. Цепи питанияпаразитов тоже могут давать перевернутыепирамиды

– диапазон численности разных видов настолько широк, что частотрудно соблюсти масштаб при изображениипирамиды (впрочем, в таких случаях можноиспользовать логарифмическую шкалу).

Пирамида численностирисунок 5

Источник: https://studfile.net/preview/1003996/page:4/

Концентрация токсичных соединений при прохождении по пищевым цепям

Концентрация токсичных соединений при продвижении по пищевым цепям

Распределение энергии не единственный количественный параметр, на который влияют события, происходящие в пищевых цепях. Некоторые вещества по мере продвижения по цепи не рассеиваются, а наоборот, накапливаются.

Это , так называемое, концентрирование в пищевой цепи, нагляднее всего демонстрируют некоторые устойчивые радионуклиды и пестициды. Так было обнаружено, что коэффициент накопления (соотношение количества вещества в тканях и в окружающей среде) радиоактивного фосфора равен 2 миллионам.

Таким образом “безопасные выбросы” в окружающую среду могут стать крайне опасными для высших звеньев пищевой цепи, к которым относится и человек.

Подобный пример демонстрирует и ДДТ. Чтобы сократить численность комаров на Лонг-Айленде, болота много лет опыляли ДДТ.

Специалисты по борьбе с насекомыми благоразумно не применяли таких концентраций, которые были бы непосредственно летальны для рыбы и других животных, но они не учли экологических процессов и длительного сохранения токсичных остатков ДДТ.

Ядовитые остатки, адсорбированные на детрите, концентрировались в тканях детритофагов и мелких рыб и далее – в хищниках высшего порядка – таких, как рыбоядные птицы. Коэффициент концентрации для рыбоядных птиц составляет около 500 000.

Принцип биологического накопления надо учитывать при любых решениях, связанных с поступлением загрязнений в среду. Многие небиологические факторы, однако, могут уменьшать или увеличивать коэффициент концентрации.

Так человек получает меньше ДДТ, чем рыбоядные птицы и частично это объясняется тем, что при обработке и варке пищи часть этого вещества удаляется.

Хищная рыба же находится в особенно опасном положении, потому, что может получать ДДТ не только через пищу, но и прямо из воды через жабры.

Лекция 7.

Биосфера как глобальная экосистема.

1. Понятие о биосфере.

2. Живое вещество биосферы.

3. Геохимическая работа живого вещества.

Понятие о биосфере .

Представление о биосфере как общепланетарной оболочке, охватывающей толщу тропосферы, гидросферы, осадочных (и возможно гранитных) пород литосферы, в ходе всей геологической истории Земли; как глобальной единой системе Земли, где весь основной ход геохимических и энергетических превращений определяется жизнью, было разработано в трудах В.И. Вернадского. Вернадский впервые указал на активную преобразующую деятельность древних и современных организмов в изменении облика нашей планеты. Грандиозные масштабы этого процесса позволили ему развить учение о космической роли жизни в геологической истории Земли, что несомненно дает право считать его основателем учения о биосфере.

Биосферой Вернадский назвал ту область нашей планеты, в которой существует или когда-либо существовала жизнь и которая постоянно подвергается или подвергалась воздействию живых организмов.

Участие каждого отдельного организма в геологической истории Земли ничтожно мало. Однако живых существ на Земле бесконечно много, они обладают высоким потенциалом размножения, активно взаимодействуют со средой обитания и в конечном счете представляют в своей совокупности особый, глобальных масштабов фактор, преобразующий верхние оболочки Земли.

Значение организмов обусловлено их большим разнообразием, повсеместным распространением, длительностью существования в истории Земли, избирательным характером биохимической деятельности и исключительно высокой химической активностью по сравнению с другими компонентами природы.

Биосфера, таким образом, это та область Земли, которая охвачена влиянием живого вещества. С современных позиций биосферу рассматривают как наиболее крупную экосистему планеты, поддерживающую глобальный круговорот веществ.

Современная жизнь распространена в верхней части земной коры (литосфере), в нижних слоях воздушной оболочки Земли (атмосфере) и в водной оболочке Земли (гидросфере). Для обозначения совокупности всего живого на Земле вместе с его непосредственным окружением и ресурсами введем термин “современная биосфера” или “экосфера”.

Экосфера непрерывной оболочкой одевает земной шар, а ее протяженность по вертикали меняется от долей метра – в областях чрезвычайно скудной жизни (арктические и антарктические пустыни) – до тысяч метров.

Нижняя граница экосферы ограничена прежде всего температурой горных пород и подземных вод, которая постепенно возрастает с глубиной и на уровне 1,5 – 15 км уже превышает 100°С. Поэтому вглубь Земли живые организмы проникают на небольшое расстояние.

Самая большая глубина, на которой в породах земной коры были обнаружены бактерии, составляет 4 км. В нефтяных месторождениях на глубине 2 – 2,5 км бактерии регистрируются в значительном количестве.

В океане жизнь распространена до более значительных глубин и встречается даже на дне океанических впадин в 10 – 11 км от поверхности, так как температура там около 0°С. Однако по Вернадскому нижнюю границу биосферы следует проводить еще глубже.

Постепенно накапливающиеся в океане гигантские толщи осадочных пород, происхождение которых связано с деятельностью живых существ – это тоже часть биосферы. В соответствии с динамическими процессами в земной коре осадочные породы постепенно вовлекаются в глубь ее, метаморфизируясь под действием высоких температуры и давления. Метаморфические породы земной коры, происходящие из осадочных, в конечном итоге также производные жизни.

Верхняя граница жизни в атмосфере определяется нарастанием с высотой ультрафиолетовой радиации. На высоте 25 – 27 км большую часть ультрафиолетового излучения Солнца поглощает находящийся здесь тонкий слой озона – озоновый экран.

Все живое, поднимающееся выше защитного слоя озона, погибает. Атмосфера же над поверхностью Земли насыщена многообразными живыми организмами.

Споры бактерий и грибов обнаруживают до высоты 20 – 22 км, но основная часть аэропланктона сосредоточена в слое до 1-1,5 км.

Хотя процессы жизнедеятельности современных организмов сосредоточены только в экосфере, влияние живого вещества (современного или существовавшего в прошлом) ощущается далеко за ее пределами. Именно поэтому биосфера Вернадского (как область существования всех былых экосфер) простирается далеко за пределы современной экосферы, охватывая по вертикали слой толщиной 40 – 50 км.

Приблизительная масса биосферы составляет 0,05% массы Земли, а ее объем 0,4% объема планеты.

Структура биосферы представляет собой сложную многокомпонентную систему – совокупность газообразной, жидкой, твердой и биологической организаций. Она характеризуется строгой организованностью, биологическим равновесием численности и взаимной адаптированностью составляющих ее организмов.

Вернадский подчеркивал, что биосферу нужно рассматривать как целостную геологическую оболочку Земли, весьма сложную саморегулирующуюся систему, состоящую из живого вещества и неживой материи.

Всю совокупность организмов на планете Вернадский назвал живым веществом.

Косное вещество, по Вернадскому, это совокупность тех веществ в биосфере, в образовании которых живые организмы не участвуют – т.е. горные породы магматического, неорганического происхождения, видоизмененные живыми организмами вещества космического происхождения, космическая пыль, метеориты.

Биогенное вещество создается и перерабатывается жизнью, совокупностями живых организмов. Это источник чрезвычайно мощной потенциальной энергии (каменный уголь, гумус почв, нефть, битумы, торф и т.п.). После образования биогенного вещества живые организмы в нем малодеятельны.

Особой категорией является биокосное вещество.

Вернадский определял, что оно “создается в биосфере одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя системы динамического равновесия тех и других”.

Организмы в биокосном веществе играют ведущую роль. Биокосное вещество планеты – это почвы, кора выветривания, все природные воды, свойства которых зависят от деятельности на Земле живого вещества.

Живое вещество биосферы

В качестве основных характеристик живого вещества биосферы В.И.Вернадский рассматривал суммарную массу, химический состав и энергию. Отметим наиболее важные аспекты сравнительного анализа этих характеристик живого вещества с подобными для остальных оболочек биосферы.

Суммарный химический состав живых организмов во многом отличается от состава атмосферы и литосферы. Он ближе к химическому составу гидросферы по абсолютному преобладанию атомов водорода и кислорода, но, в отличие от гидросферы, в организмах относительно велика доля углерода, кальция, азота, фосфора и серы.

Живое вещество в основном состоит из элементов, являющихся водными и воздушными мигрантами, т.е. образующих газообразные и растворимые соединения.

Заслуживает внимания то обстоятельство, что 99,9% массы живых организмов приходится на те 14 элементов, которые преобладают и в земной коре, составляя в ней 96,9%, хотя и в других соотношениях. Таким образом, жизнь – это химическое производное литосферы.

В организмах обнаружены почти все элементы таблицы Д.И. Менделеева, т.е. они характеризуются той же химией, что и неживая природа.

Биохимические процессы, осуществляющиеся в организмах, представляют собой сложные, организованные в циклы последовательности реакций. На воспроизведение их в неживой природе потребовались бы огромные энергетические затраты.

В живых организмах они протекают при посредстве белковых катализаторов – ферментов, понижающих энергию активации реакций на несколько порядков величин. Материалы и энергию для обменных реакций живые существа черпают в окружающей среде.

Они преобразуют среду уже только тем, что живут.

Все живое вещество по своей массе занимает ничтожную долю по сравнению с любой из верхних оболочек земного шара. По современным вероятностным оценкам общее количество массы живого вещества в современную эпоху составляет порядка 2420 млрд. т.

(Это одна десятимиллионная часть массы литосферы). Однако в качественном отношении живое вещество представляет собой наиболее высокоорганизованную часть материи Земли и наиболее активную форму материи.

Оно производит гигантскую геохимическую работу в биосфере, полностью преобразив верхние оболочки Земли за время своего существования.

Геохимическая работа живого вещества .

Основная планетарная функция живого вещества заключается в создании органического вещества в ходе фотосинтеза, т.е. в связывании и запасании (порой на очень длительное время) солнечной энергии, которая затем идет на поддержание множества других геохимических процессов в биосфере.

За время существования жизни на Земле живое вещество превратило в потенциальную энергию органических соединений огромное количество солнечной энергии; значительная часть ее в ходе геологической истории накопилась в связанном виде.

Для современной биосферы характерны залежи угля и других органических веществ, образовавшихся в палеозое, мезозое и кайнозое.

В биосфере в результате жизнедеятельности организмов в больших масштабах осуществляются такие химические процессы, как окисление и восстановление элементов с переменной валентностью (азот, сера, железо, марганец и др.). Микроорганизмы-восстановители гетеротрофны, используют в качестве источника энергии органические вещества.

К ним относятся денитрифицирующие и сульфатредуцирующие бактерии, восстанавливающие из окисленных форм азот до элементарного состояния и серу до сероводорода. Микроорганизмы-окислители могут быть как автотрофами, так и гетеротрофами.

Это бактерии, окисляющие сероводород и серу, нитри- и нитрофицирующие микроорганизмы, железные и марганцевые бактерии, концентрирующие эти металлы в своих клетках.

Геологические результаты деятельности этих организмов проявляются в образовании осадочных месторождений серы, образовании в анаэробных условиях залежей сульфидов металлов, а в аэробных – окисление их и перевод в растворимое состояние, возникновение железных и железомарганцевых руд.

За счет жизнедеятельности огромного числа гетеротрофов, в основном грибов, животных и микроорганизмов, происходит гигантская в масштабах всей Земли, работа по разложению органических остатков. При деструкции органической массы протекают два параллельных процесса.

Разложение органических соединений в конечном счете до углекислого газа, аммиака и воды, а в анаэробных условиях еще и до водорода и углеводородов представляет процесс минерализации. Продукты минерализации вновь используются автотрофами.

Кроме того, в почве часть освобождающихся веществ ароматической природы под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов вновь конденсируется с образованием сложного комплекса соединений – почвенного гумуса (различные гумусовые кислоты и их соли) со значительным запасом энергии. Этот процесс стимулируется деятельностью многих почвенных групп гетеротрофов.

Гумус является основой почвенного плодородия. Его разложение протекает в дальнейшем очень медленно, под влиянием определенной, автохтонной микрофлоры почв, чем достигается постоянство в обеспечении растений элементами минерального питания.

Природные воды, обогащенные этими продуктами минерализации, становятся химически высокоактивными и выветривают горные породы.

Процесс разложения органических веществ, при котором освобождается химическая энергия, характерен для всех частей биосферы, где есть живые организмы, тогда как фотосинтез протекает только на поверхности суши и в верхнем слое водоемов.

Часть органического вещества, попадающего в условия, неблагоприятные для деятельности деструкторов, захоранивается и консервируется в составе осадочных пород, поэтому синтез органических веществ в масштабе всей биосферы не полностью уравновешивается их разложением.

Эта некоторая несбалансированность процессов синтеза и разложения органических веществ в биосфере определила кислородный режим современной воздушной оболочки Земли.

Кислород атмосферы накоплен за счет фотосинтеза. Единственный источник абиогенного поступления свободного кислорода диссоциация молекул воды в верхних слоях атмосферы – очень незначителен. Количество молекул О2, выделяемых зелеными растениями, пропорционально количеству связываемых молекул СО2.

Выделенный кислород вновь используется на окисление углерода при минерализации органического вещества и дыхании организмов, но так как часть органических веществ захоранивается в осадочных породах, то эквивалентное количество О2 остается в атмосфере. Значительная часть его идет на окисление минеральных веществ.

С увеличением концентрации свободного кислорода в воздухе расход его на окисление минералов возрастает, с уменьшением – снижается.

В верхних слоях тропосферы под влиянием ультрафиолетового излучения из кислорода образуется озон. Существование озонового экрана также результат деятельности живого вещества, которое, по выражению Вернадского, “как бы само создает себе область жизни”.

Углекислый газ поступает в атмосферу за счет дыхания всех организмов. Второй, менее мощный его источник – выделение по трещинам земной коры из осадочных пород за счет химических процессов, совершающихся под действием высоких температур; он также имеет биогенное происхождение.

Часть углекислого газа поступает в атмосферу из абиогенного источника – непосредственно из мантии Земли при вулканических извержениях. Эта часть – лишь 0,01% от СО2, выделенного живыми организмами.

Расходуется углекислый газ в процессах органического синтеза, а также на выветривание горных пород и образование карбонатов. СО2 в атмосфере в ранний период развития жизни было более высоким. В течение фанерозоя оно изменялось в достаточно широком диапазоне.

В девоне и начале карбона, а также в перми, по новейшим подсчетам, оно превышало современный уровень в 6-10 раз, а начиная с середины мела неуклонно падает.

Азот атмосферы химически инертен, но и он участвует в процессах синтеза и распада органического вещества. Азот усваивают из атмосферы многие прокариотические организмы – азотфиксаторы; после их смерти он переходит в доступные растениям соединения и включается в цепи питания и разложения.

К газам органического происхождения относятся также сероводород, метан и множество других летучих соединений, создаваемых живым веществом. Продуцируя и потребляя газообразные вещества, организмы биосферы поддерживают постоянство состава воздушной оболочки Земли.

Живое вещество перераспределяет атомы в биосфере.

Многие организмы обладают способностью накапливать, концентрировать в себе определенные элементы, несмотря на часто ничтожное содержание их в окружающей среде, например литотамниевые водоросли накапливают в своих телах до 10% магния, в раковинах брахиопод содержится около 20% фосфора, в серных бактериях – до 10% серы. Многие организмы концентрируют кальций, кремний, натрий, алюминий, йод и т.д.; отмирая и захораниваясь в массе, они образуют скопления этих веществ. Возникают залежи таких соединений, как известняки, бокситы, фосфориты, осадочная железная руда и др.

Живое вещество активно участвует также в грандиозных процессах перемещения, миграции атомов в биосфере через систему больших и малых биогеохимических циклов.

Лекция 8.

Биогеохимические циклы.

1. Структура и основные типы биогеохимических циклов.

2. Количественное изучение биогеохимических циклов.

Просмотров 1031 Эта страница нарушает авторские права

Источник: https://allrefrs.ru/1-49926.html

Конспект лекций по Экологии (стр. 11 из 30)

Концентрация токсичных соединений при продвижении по пищевым цепям

Различные теории, объясняющие эту тенденцию, особое внимание обращают на роль процессов диффузии; действительно у крупных организмов площадь поверхности, через которую может идти диффузия, на грамм массы меньше, чем у мелких. Однако общепринятого объяснения связи между размером и метаболизмом пока нет.

Следует помнить, что с увеличением размеров снижается не общий метаболизм особи, а удельный. Взрослому человеку требуется пищи больше, чем маленькому ребенку, но на 1 кг массы взрослый потребляет меньше пищи.

Трофическая структура и экологические пирамиды.

В результате взаимодействия энергетических явлений в пищевых цепях (потерь энергии при каждом переносе) и такого фактора, как зависимость метаболизма от размеров особи, каждое сообщество приобретает определенную трофическую структуру, которая часто служит характеристикой экосистемы (озера, леса, пастбища и т.д.). Трофическую структуру можно измерить и выразить либо урожаем на корню на единицу площади, либо количеством энергии, фиксируемой на единицу площади за единицу времени на последовательных трофических уровнях. Трофическую структуру и трофическую функцию можно изобразить графически в виде экологических пирамид. Основанием этих пирамид служит первый трофический уровень – уровень продуцентов, а последующие уровни образуют этажи и вершину пирамиды. Экологические пирамиды можно отнести к трем основным типам:

1) пирамида численностей, отражающая численность отдельных организмов;

2) пирамида биомассы, характеризующая общую сухую массу, калорийность или другую меру общего количества живого вещества ;

3) пирамида энергии, показывающая величину потока энергии и (или) “продуктивность” на последовательных трофических уровнях.

Пирамиды численности и массы могут быть обращенными, или частично обращенными, т.е. основание может быть меньше, чем один или несколько верхних этажей. Так бывает, когда средние размеры продуцентов меньше размеров консументов.

Можно сформулировать некое “экологическое правило”: данные по численности приводят к переоценке значения мелких организмов, а данные по биомассе – к переоценке роли крупных организмов.

Следовательно, эти критерии непригодны для сравнения функциональной роли популяций, сильно различающихся по отношению интенсивности метаболизма к размеру особей, хотя, как правило, биомасса все же более надежный критерий, нежели численность.

Из трех типов экологических пирамид пирамида энергии дает наиболее полное представление о функциональной организации сообществ.

Число и масса организмов, которых может поддерживать какой-либо уровень в тех или иных условиях, зависит не от количества фиксированной энергии, имеющейся в данное время на предыдущем уровне, а от скорости продуцирования пищи. В противоположность пирамидам численностей и биомассы, отражающим статику системы (т.е.

характеризующим количество организмов в данный момент), пирамида энергии отражает картину скоростей прохождения массы пищи через пищевую цепь.

На форму этой пирамиды не влияют изменения размеров и интенсивности метаболизма особей, и если учтены все источники энергии, то пирамида всегда будет иметь “правильную форму”, как это диктуется вторым законом термодинамики. Концепция потока энергии не только позволяет сравнивать экосистемы между собой, но и дает средство для оценки относительной роли популяций в их биотических сообществах.

Многие исследователи считают, что трофическая структура – фундаментальное свойство каждого сообщества, ибо после острого нарушения его трофическая структура возвращается к равновесию независимо от видового состава и быстрее его, т.е.

трофическая структура обладает способностью восстанавливаться.

И только если экосистема постоянно находится под стрессовым воздействием, трофическая структура может измениться по мере приспособления биотических компонентов экосистемы к хроническим нарушениям.

Концентрация токсичных соединений при прохождении по пищевым цепям

Распределение энергии не единственный количественный параметр, на который влияют события, происходящие в пищевых цепях. Некоторые вещества по мере продвижения по цепи не рассеиваются, а наоборот, накапливаются.

Это , так называемое, концентрирование в пищевой цепи, нагляднее всего демонстрируют некоторые устойчивые радионуклиды и пестициды. Так было обнаружено, что коэффициент накопления (соотношение количества вещества в тканях и в окружающей среде) радиоактивного фосфора равен 2 миллионам.

Таким образом “безопасные выбросы” в окружающую среду могут стать крайне опасными для высших звеньев пищевой цепи, к которым относится и человек.

Подобный пример демонстрирует и ДДТ. Чтобы сократить численность комаров на Лонг-Айленде, болота много лет опыляли ДДТ.

Специалисты по борьбе с насекомыми благоразумно не применяли таких концентраций, которые были бы непосредственно летальны для рыбы и других животных, но они не учли экологических процессов и длительного сохранения токсичных остатков ДДТ.

Ядовитые остатки, адсорбированные на детрите, концентрировались в тканях детритофагов и мелких рыб и далее – в хищниках высшего порядка – таких, как рыбоядные птицы. Коэффициент концентрации для рыбоядных птиц составляет около 500 000.

Принцип биологического накопления надо учитывать при любых решениях, связанных с поступлением загрязнений в среду. Многие небиологические факторы, однако, могут уменьшать или увеличивать коэффициент концентрации.

Так человек получает меньше ДДТ, чем рыбоядные птицы и частично это объясняется тем, что при обработке и варке пищи часть этого вещества удаляется.

Хищная рыба же находится в особенно опасном положении, потому, что может получать ДДТ не только через пищу, но и прямо из воды через жабры.

Лекция 7.

Биосфера как глобальная экосистема.

1. Понятие о биосфере.

2. Живое вещество биосферы.

3. Геохимическая работа живого вещества.

Понятие о биосфере .

Представление о биосфере как общепланетарной оболочке, охватывающей толщу тропосферы, гидросферы, осадочных (и возможно гранитных) пород литосферы, в ходе всей геологической истории Земли; как глобальной единой системе Земли, где весь основной ход геохимических и энергетических превращений определяется жизнью, было разработано в трудах В.И. Вернадского. Вернадский впервые указал на активную преобразующую деятельность древних и современных организмов в изменении облика нашей планеты. Грандиозные масштабы этого процесса позволили ему развить учение о космической роли жизни в геологической истории Земли, что несомненно дает право считать его основателем учения о биосфере.

Биосферой Вернадский назвал ту область нашей планеты, в которой существует или когда-либо существовала жизнь и которая постоянно подвергается или подвергалась воздействию живых организмов.

Участие каждого отдельного организма в геологической истории Земли ничтожно мало. Однако живых существ на Земле бесконечно много, они обладают высоким потенциалом размножения, активно взаимодействуют со средой обитания и в конечном счете представляют в своей совокупности особый, глобальных масштабов фактор, преобразующий верхние оболочки Земли.

Значение организмов обусловлено их большим разнообразием, повсеместным распространением, длительностью существования в истории Земли, избирательным характером биохимической деятельности и исключительно высокой химической активностью по сравнению с другими компонентами природы.

Биосфера, таким образом, это та область Земли, которая охвачена влиянием живого вещества. С современных позиций биосферу рассматривают как наиболее крупную экосистему планеты, поддерживающую глобальный круговорот веществ.

Современная жизнь распространена в верхней части земной коры (литосфере), в нижних слоях воздушной оболочки Земли (атмосфере) и в водной оболочке Земли (гидросфере). Для обозначения совокупности всего живого на Земле вместе с его непосредственным окружением и ресурсами введем термин “современная биосфера” или “экосфера”.

Экосфера непрерывной оболочкой одевает земной шар, а ее протяженность по вертикали меняется от долей метра – в областях чрезвычайно скудной жизни (арктические и антарктические пустыни) – до тысяч метров.

Нижняя граница экосферы ограничена прежде всего температурой горных пород и подземных вод, которая постепенно возрастает с глубиной и на уровне 1,5 – 15 км уже превышает 100°С. Поэтому вглубь Земли живые организмы проникают на небольшое расстояние.

Самая большая глубина, на которой в породах земной коры были обнаружены бактерии, составляет 4 км. В нефтяных месторождениях на глубине 2 – 2,5 км бактерии регистрируются в значительном количестве.

В океане жизнь распространена до более значительных глубин и встречается даже на дне океанических впадин в 10 – 11 км от поверхности, так как температура там около 0°С. Однако по Вернадскому нижнюю границу биосферы следует проводить еще глубже.

Постепенно накапливающиеся в океане гигантские толщи осадочных пород, происхождение которых связано с деятельностью живых существ – это тоже часть биосферы. В соответствии с динамическими процессами в земной коре осадочные породы постепенно вовлекаются в глубь ее, метаморфизируясь под действием высоких температуры и давления. Метаморфические породы земной коры, происходящие из осадочных, в конечном итоге также производные жизни.

Верхняя граница жизни в атмосфере определяется нарастанием с высотой ультрафиолетовой радиации. На высоте 25 – 27 км большую часть ультрафиолетового излучения Солнца поглощает находящийся здесь тонкий слой озона – озоновый экран.

Все живое, поднимающееся выше защитного слоя озона, погибает. Атмосфера же над поверхностью Земли насыщена многообразными живыми организмами.

Споры бактерий и грибов обнаруживают до высоты 20 – 22 км, но основная часть аэропланктона сосредоточена в слое до 1-1,5 км.

Источник: https://mirznanii.com/a/330312-11/konspekt-lektsiy-po-ekologii-11

Концентрация токсичных соединений при продвижении по пищевым цепям

Концентрация токсичных соединений при продвижении по пищевым цепям

  Как будет показано в последующих главах, распределение энергии, разумеется, не единственный количественный параметр, на который влияют события, происходящие в пищевых цепях. Некоторые вещества по мере продвижения по цепи не рассеиваются,, а, наоборот, накапливаются.

Это так называемое концентрирование в пищевой цепи (в популярной литературе его называют биологическим накоплением) нагляднее всего демонстрируют некоторые устойчивые радионуклиды и пестициды.

Тенденция некоторых радионуклидов, побочных продуктов деления ядра атома и активации, увеличивать свою концентрацию с каждым этапом пищевой цепи впервые была обнаружена на Хэнфордском заводе Комиссии по атомной энергии в восточной части шт. Вашингтон в 1950-х годах.

Крайне малые (следовые) количества радиоактивного иода, фосфора, цезия и стронция, выпускавшиеся заводом в реку Колумбия, как оказалось, концентрировались в тканях рыб и птиц. Было обнаружено, что коэффициент накопления (соотношение количества вещества в тканях и в окружающей среде) радиоактивного фосфора в яйцах гусей, гнездящихся на речных островах, равен 2 млн.

Таким образом, «безопасные» выбросы в реку могут стать крайне опасными для высших звеньев пищевой цепи.

Пример подобного накопления ДДТ приведен в табл. 3.13. Чтобы сократить численность комаров на Лонг-Айленде, болота много лет опыляли ДДТ.

Специалисты по борьбе с насекомыми благоразумно не применяли таких концентраций, которые были бы непосредственно детальны для рыбы п других животных, но они не учли экологических процессов и длительного сохранения токсичных остатков ДДТ.

Вместо того чтобы7 как предсказывали некоторые, смываться в море, ядовитые остатки, адсорбированные на детрите, концентрировались в тканях детритофагов и мелких рыб и далее — в хищниках высшего порядка — таких, как рыбоядные птицы.

Коэффициент концентрации (отношение содержания ДДТ в организме в воде, выраженное в частях на миллион) составляет для рыбоядных животных, по приведенным в табл. 3.13 данным, около 500 000. Изучая модель детритной пищевой цепи, теперь можно понять, что благодаря многократно,лгу поглощению с начала детритнои пищевой цепи в ней дол.

https://www.youtube.com/watch?v=kynxFan284c

кно накапливаться любое вещество, быстро сорбирую- щееся на частицах детрита и почвы и растворяющееся в кишечнике. Такое накопление ДДТ па детрите подтверждено У. Одумом, Вудвеллом и Верстером (W. Odum, Woodwell, Wurster, 1969). У рьтб Ii птпц накоплению способствуют значительные жировые отложения, в которых концентрируется ДДТ.

Широкое применение ДДТ приводит к уничтожению целых популяций хищных птигт, таких, как скопы, сапсаны, пеликаны, и детритофагов, таких, как манящие крабы. Показано, что птицы особенно чувствительны к отравлению ДДТ, так как этот яд (и другие инсектициды, представляющие собой хлорированные углеводороды) посредством снижения в крови концентрации стероидных гормонов нарушает образование яичной скорлупы (Peakall, 1967; Hickey, Anderson, 1968); тонкая скорлупа лопается еще до того, как разовьется птенец. Таким образом, очень малые дозы, неопасные для особи, оказываются летальными для популяции. Все эти научные доказательства пугающей опасности накопления ДДТ (пугающей потому, что человек тоже относится к хищникам высшего порядка) и его непредвиденных физиологических эффектов в конце концов склонили общественное мнение к тому, чтобы прекратить применение ДДТ и подобных пестицидов.

ДДТ был запрещен в CIIIA в 1972 г. Дпэлдрин, другой устойчивый хлорированный углеводород, был запрещен в 1975 г. Оба этих инсектицида запрещены и в Европе, но, к сожалению, еще производятся для экспорта в те страны, где их использование разрешено. В результате сокращения использования хлорированных углеводородов начали восстанавливаться некоторые популяции птиц (соколов, пеликанов), сильно пострадавшие от этих ядов. Принцип биологическою накопления [см. обзор Вудвелла (Woorhvell, 1967)] надо учитывать при любых решениях, связанных с поступлением загрязнений в среду. Многие небиологические факторы, однако, могут уменьшать пли увеличивать коэффициент концентрации. Так, человек получает меньше ДДТ, Таблица 3.13. Пример накопления устойчивого пестицида ДДТ в пищевой цепи. (Woodwell, Wurster, Isaacson, 1967.)

Остатки ДДТ1), млн. I
Вода0,00005
Планктон0,04
Хибогнатус0,23
Ципринодон0,94
Щука (хищная рыба)1,33
Рыба-игла (хищная рыба)2,07
Цапля (питается мелкими животными)3,57
Крачка (питается мелкими животными)3,91
Серебристая чайка (падальщик)6,00
Скопа (яйцо)13,8
Крохаль (утка, питающаяся рыбой)22,8
Баклан (питается более крупной рыбой)26,4

Имеется в виду общее содержание остатков ДДТ, ДДД и ДДЭ (все они токсичны) в частях на I млн. частей сырой массы целых организмов. чем скопа, и частично это объясняется тем, что при обработке и варке пищи часть этого вещества удаляется. Рыба же находится в особенно опасном положении, потому что может получать ДДТ не только через пищу, но и прямо из воды через жабры. Использование радиоактивных изотопов при изучении пищевых цепей Традиционными способами выявления диеты гетеротрофов были наблюдения за питанием и изучение содержимого желудков. Однако эти методы часто неприменимы, особенно для мелких или скрытно живущих животных и для сапротрофов (бактерий, грибов и т. д.). В некоторых случаях для выявления пищевых сетей в природных экосистемах с взаимодействием множества видов могут использоваться изотопные метки. Они оказались полезными, например, для определения того, какие насекомые питаются теми или иными растениями или какие хищники потребляют ту или иную жертву. Примеры такого подхода приведены в работах Одума, Кюнцлера (Odum, Kuentzler, 1963) и Вигерта и др. (Wie- gert et а!., 1967). Для прослеживания потока энергии в пищевых цепях, трудно поддающихся изучению другими методами, особенно полезными оказались соотношения долгоживущих изотопов углерода. Для Сз-растений, С4-растений и водорослей характерны различные соотношения 13С/12С, и эти характерные соотношения передаются тому макро- или микроорганизму, который поедает это растение или растительный детрит. Изучая эстуарныи пищевые цепи, Хейнс и Монтегю (Haines, Montague, 1979) обнаружили, что устрицы питаются в основном планктонными водорослями, а манящие крабы используют в пищу и бентосные водоросли, и детрит из литоральной травы (С4-растение). Петерсон и др. (Peterson et al., 1980) считают, что данное соотношение изотопов углерода следует использовать с осторожностью в тех случаях, когда в переработке растительного детрита в пищу для животных участвуют бактерии, поскольку, как показали упомянутые авторы, бактерии могут изменять это соотношение.

Недавно было обнаружено, что соотношение количеств дейтерия (D2) и обычного водорода (Н2) в тканях и фекалиях животных соответствует этому соотношению в пище. Для разных видов морских водорослей в одном литоральном местообитании, как оказалось, характерно разное соотношение D/H, так что по этому соотношению можно определить, какими видами питаются улитки (Estep, Debrowski, 1980). 

Источник: Одум Ю.. Экология: В 2-х т. Т. I. 1986

Источник: https://bookucheba.com/uchebniki-ekologii_1295/kontsentratsiya-toksichnyih-soedineniy-pri-47602.html

Урок №30. Концентрирование вредных веществ в пищевых цепях

Концентрация токсичных соединений при продвижении по пищевым цепям

Методическое пособие уроков с видеоматериалами

Тип урока – комбинированный

Методы:частично-поисковый, про­блемного изложения, репродуктивный, объясни­тельно-иллюстративный.

Цель:

– осознание учащимися значимости всех обсуждаемых вопросов, умение строить свои отношения с природой и обществом на основе уважения к жизни, ко всему живому как уникальной и бесценной части биосферы;

Задачи:

Образовательные: показать множественность факторов, действующих на организмы в природе, относительность понятия «вредные и полезные факторы», многообразие жизни на планете Земля и варианты адаптаций живых существ ко всему спектру условий среды обитания.

Развивающие: развивать коммуникативные навыки, умения самостоятельно добывать знания и стимулировать свою познавательную активность; умения анализировать информацию, выделять главное в изучаемом материале.

Воспитательные: 

Воспитывать культуру поведения в природе, качества толерантной личности, прививать интерес и любовь к живой природе, формировать устойчивое положительное отношение к каждому живому организму на Земле, формировать умение видеть прекрасное.

УУД

Личностные: познавательный интерес к экологии.. Понимание не­обходимости получения знаний о многообразии биотических связей в природных со­обществах для сохранения естественных биоценозов. Способность выбирать целевые и смысловые установки в своих действиях и поступках по отношению к живой природе. Потребность в справедливом оценивании своей работы и работы одноклассников

Познавательные: умение работать с различными источниками информации, пре­образовывать её из одной формы в другую, сравнивать и анализировать информацию, делать выводы, готовить сообщения и презентации.

Регулятивные: умение организовать самостоятельно выполнение заданий, оценивать правильность выполнения работы, рефлексию своей деятельности.

Коммуникативные: участвовать в диалоге на уроке; отвечать на вопросы учителя, товари­щей по классу, выступать перед аудиторией, используя мультимедийное оборудование или другие средства демонстрации

Планируемые результаты

Предметные: знать – понятия «среда обитания», «экология», «экологические факторы» их влияние на живые организмы, «связи живого и неживого»;. Уметь – определять понятие «биотические факторы»; характеризовать биотические факторы, приводить примеры.

Личностные: высказывать суждения, осуществлять поиск и отбор информации;анализировать связи, сопоставлять, находить ответ на проблемный вопрос

Метапредметные: связи с такими учебными дисциплинами как биология, химия, физика, география. Планировать действия с поставленной целью; находить необходимую информацию в учебнике и справочной литературе; осуществлять анализ объектов природы; делать выводы; сформулировать собственное мнение.

Форма организации учебной деятельности – индивидуальная, групповая

Методы обучения: наглядно-иллюстративный, объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, самостоятельная работа с дополнительной литературой и учебником, с ЦОР.

Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой, обобщение.

Изучение нового материала

Концентрирование вредных веществ в пищевых цепях

Накопление загрязняющих веществ в пищевых цепях. Правило биологического усиления

Любое соединение, загрязняющее естественную среду, может быть поглощено живыми организмами. Таким путем оно включается в трофические сети экосистем, участвует в круговороте веществ, оказывая вредное воздействие на живые организмы.

Все живые существа (конечно, в разной степени) обладают способностью накапливать в своем организме любые вещества, биологически слабо или совершенно не разрушающиеся.

Это обстоятельство порождает биологические явления, усложняющие процесс загрязнения каждой экосистемы.

В самом деле, организмы, аккумулировавшие токсичные вещества, служат пищей другим животным, которые затем накопят их в своих тканях.

Таким образом, постепенно происходит заражение всей пищевой цепи экосистемы, начало которому положили первичные продуценты, «выкачивающие» загрязняющие вещества, рассеянные в биотопе.

Накопление токсичных веществ в живых организмах увеличивается на каждом последующем трофическом уровне.

Во всех случаях хищники, находящиеся в самом конце пищевой цепи, оказываются обладателями наиболее высокого уровня заражения.

Например, Миеттинен (цит. по Ф. Рамад, 1981) показал, что жители Лапландии получили дозы радиации (от 90Sr и 137Сs) в 55 раз большие, чем жители Хельсинки. Он рассмотрел движение этих радиоактивных элементов в следующей цепи:

радиоактивных стронция и цезия в лишайниках велико, что связано не только с физиологическими особенностями этих организмов, но и с природой почв тундры. Очень бедные питательными минеральными веществами почвы тундры быстро усваивают стронций и цезий, близкие по своим химическим свойствам к калию и кальцию.

Концентрация стронция и цезия в лишайниках в несколько тысяч раз выше, чем в почвах тундры. Новое накопление радиоактивных веществ происходит в организме оленей, питающихся лишайниками, лапландцы же отравляются, питаясь мясом и молоком оленей.

У травоядных концентрация радиоактивного цезия была в 3 раза выше, чем у лишайников, а в тканях лапландцев (плотоядные) его содержалось в 2 раза больше, чем в мясе оленя.

В 1953 г. в одной из рыбацких деревень, что стояла в бухте Минамата, вспыхнула эпидемия загадочного заболевания. Болезнь не была инфекционной, но поражала целые семьи.

У жителей стали наблюдаться нервные расстройства: возбужденное состояние, раздражительность, неспособность сосредоточиться, депрессия, сужение поля зрения, потери слуха, речи, разума, нетвердая походка и т. д.

Из 116 официально зарегистрированных случаев 43 имели летальный исход, а у выживших отмечались все вышеперечисленные синдромы. Однако японские врачи, исследовавшие историю этой эпидемии, оценили реальное число заболевших людей многими сотнями.

В этой деревне даже домашние кошки отличались своеобразным поведением. Некоторые из них бросались в воду – поведение, не свойственное животному, известному своей водобоязнью. Болезнь назвали болезнью Минамата. Она дважды наблюдалась в Японии: в 1953 г. в бухте Минамата и в 1965 г. в районе Ниигаты.

Причиной заболевания стало – и это совершенно очевидно – наличие патогенного или токсичного элемента в пище жителей бухты и их домашних животных. Тщательная экспертиза, проведенная между 1956 и 1959 гг., показала, что источником болезни являлась рыба из бухты Минамата.

В 1962 г. в сточных водах завода в районе бухты была обнаружена метилртуть. В 1965 г. подобное заболевание в районе Ниигаты, расположенном далеко от Минаматы, также было вызвано метилртутью. На этот раз 5 человек из 30 тяжело заболевших погибли. Все они питались рыбой, выловленной в реке Агано, в которую попадали сточные воды завода «Шова Денко», синтезирующего ацетальдегид (метилртуть).

Сегодня совершенно очевидно, что единственной причиной «экологической болезни» Минамата является метилртуть. Появление первых симптомов этого заболевания отмечалось подчас через много лет после употребления в пищу рыбы и морских животных, зараженных этим веществом, а у детей, рожденных не болевшими женщинами из районов Минамата и Ниигата, обнаружены серьезные врожденные аномалии.

Рассмотренные явления иллюстрируют биологическое накопление (концентрирование) токсичных веществ в пищевых цепях. Накопление живыми организмами ряда химически неразрушающихся веществ (пестициды, радионуклиды и др.

), ведущее к биологическому усилению их действия по мере прохождения в биологических циклах и по пищевым цепям, получило название «правило биологического усиления». В наземных экосистемах с переходом на каждый трофический уровень происходит, по крайней мере, 10-кратное увеличение концентрации токсичных веществ.

В водных экосистемах накопление многих токсичных веществ коррелирует с массой жиров (липидов) в организме морских обитателей.

Экологические факторы и их влияние на живые организмы

 

  Накопление загрязняющих веществ в пищевых цепях

Питательные вещества и природные пищевые компоненты – важный экологический фактор.

Ресурсы:

С. В. Алексеев. Экология: Учебное пособие для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений разных видов. СМИО Пресс, 1997. – 320 с

http://ekolog.org/books/34/3_2_3.htm

Сайт: https://www..com /

Хостинг презентаций

– http://ppt4web.ru/nachalnaja-shkola/prezentacija-k-uroku-okruzhajushhego-mira-vo-klasse-chto-takoe-ehkonomika.html

Источник: https://xn--j1ahfl.xn--p1ai/library/urok_30_tema_kontcentrirovanie_vrednih_veshestv_v_092316.html

Book for ucheba
Добавить комментарий