Informacija

44.2B: Energijos šaltiniai – biologija

44.2B: Energijos šaltiniai – biologija

We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

wi Pv kr tV zu uX Af Pr uy ng NH OT ve YK Gr zd GQ Ry JM dp

Energijos ir maistinių medžiagų šaltinių prieinamumas turi įtakos rūšių pasiskirstymui ir jų prisitaikymui prie sausumos ar vandens buveinių.

Mokymosi tikslai

  • Įvertinkite, kaip energijos prieinamumas veikia rūšių pasiskirstymą ekosistemoje

Pagrindiniai klausimai

  • Sausumos buveinėse augalų prisitaikymas apima gyvavimo ciklus, kurie priklauso nuo šviesos prieinamumo; pavyzdžiui, rūšys žydės arba augs skirtingu laiku, kad gautų pakankamai turimos šviesos, atitinkančios jų poreikius.
  • Vandens ekosistemose rūšių augimas ir pasiskirstymas prisitaiko prie kartais riboto šviesos prieinamumo, nes ją sugeria vanduo, augalai, suspenduotos dalelės, mikroorganizmai ir vandens gylis.
  • Vandenyno pakilimas ir pavasario bei rudens apyvarta yra svarbūs procesai, reguliuojantys maistinių medžiagų pasiskirstymą vandens ekosistemose.
  • Maistinių medžiagų prieinamumas yra susijęs su vandens ekosistemų organizmų energijos poreikiais, nes atskirtą energiją gyvi organizmai panaudoja iš negyvų organizmų.

Pagrindinės sąlygos

  • trumpalaikis: trunka trumpą laiką
  • pakilimas: okeanografinis reiškinys, atsirandantis, kai stiprūs, dažniausiai sezoniniai, vėjai stumia vandenį nuo kranto ir iškelia į paviršių šaltus, daug maistinių medžiagų turinčius gilius vandenis.
  • termoklinas: sluoksnis vandens arba oro telkinyje, kuriame temperatūra greitai kinta priklausomai nuo gylio

Energijos prieinamumas ir maistinių medžiagų ciklas kaip abiotiniai veiksniai

Energijos šaltiniai

Saulės energiją gaudo žalieji augalai, dumbliai, melsvadumbliai ir fotosintetiniai protistai. Šie organizmai saulės energiją paverčia chemine energija, reikalinga visiems gyviems daiktams. Šviesos prieinamumas gali būti svarbi abiotinė jėga, tiesiogiai veikianti prisitaikymo prie fotosintezatorių evoliuciją. Pavyzdžiui, vidutinio klimato miško požemiuose esantys augalai užtemdomi, kai virš jų esantys medžiai, esantys lajoje, vėlyvą pavasarį visiškai išnyra. Nenuostabu, kad požeminiai augalai yra pritaikyti sėkmingai užfiksuoti turimą šviesą. Vienas iš tokių pritaikymų yra spartus pavasarinių trumpalaikių augalų, tokių kaip pavasario gražuolė, augimas. Šios pavasarinės gėlės pasiekia didžiąją dalį savo augimo ir baigia savo gyvavimo ciklą (dauginasi) sezono pradžioje, kol medžiams vainikuose neišauga lapai.

Vandens ekosistemose šviesos prieinamumas gali būti ribotas, nes saulės šviesą sugeria vanduo, augalai, suspenduotos dalelės ir mikroorganizmai. Ežero, tvenkinio ar vandenyno dugne yra zona, kurios šviesa negali pasiekti. Fotosintezė ten negali vykti, todėl atsirado daugybė adaptacijų, leidžiančių gyviems daiktams išgyventi be šviesos. Pavyzdžiui, vandens augalai turi fotosintetinį audinį netoli vandens paviršiaus. Platūs, plaukiojantys vandens lelijos lapai negali išgyventi be šviesos. Tokiose aplinkose kaip hidroterminės angos kai kurios bakterijos išgauna energiją iš neorganinių cheminių medžiagų, nes nėra šviesos fotosintezei.

Maistinių medžiagų dviratis

Maistinių medžiagų prieinamumas vandens sistemose taip pat yra svarbus energijos ar fotosintezės aspektas. Daugelis organizmų nuskęsta į vandenyno dugną, kai miršta atvirame vandenyje. Kai tai įvyksta, tame organizme randama energija kurį laiką yra atskiriama, nebent įvyktų vandenyno pakilimas. Vandenyno pakilimas yra gilių vandenynų vandenų kilimas, atsirandantis, kai vyraujantys vėjai pučia paviršinius vandenis netoli pakrantės. Vėjui stumiant vandenyno vandenis į jūrą, vanduo iš vandenyno dugno juda aukštyn, kad pakeistų šį vandenį. Dėl to negyvuose organizmuose buvusias maistines medžiagas gali pakartotinai panaudoti kiti gyvi organizmai.

Gėlo vandens sistemose maistinių medžiagų perdirbimas vyksta reaguojant į oro temperatūros pokyčius. Ežerų dugne esančios maistinės medžiagos yra perdirbamos du kartus per metus: pavasarį ir rudenį, kai maistinės medžiagos ir deguonis perdirbami iš gėlo vandens ekosistemos dugno į vandens telkinio viršų. Šias apyvartas sukelia termoklino susidarymas: vandens sluoksnis, kurio temperatūra gerokai skiriasi nuo aplinkinių sluoksnių temperatūros. Žiemą daugelyje šiaurinių regionų ežerų paviršius yra užšalęs. Tačiau vanduo po ledu yra šiek tiek šiltesnis, o ežero dugne esantis vanduo yra šiltesnis, tačiau 4–5 °C (39,2–41 °F). Vanduo tankiausias esant 4 °C; todėl giliausias vanduo yra ir tankiausias. Giliausiame vandenyje trūksta deguonies, nes irstant organinėms medžiagoms ežero dugne sunaudojamas turimas deguonis, kurio dėl paviršinio ledo sluoksnio neįmanoma pakeisti deguonies difuzija į vandenį.

Pavasarį oro temperatūra pakyla ir paviršinis ledas tirpsta. Kai paviršinio vandens temperatūra pradeda siekti 4 °C, vanduo tampa sunkesnis ir grimzta į dugną. Ežero dugne esantis vanduo, išstumtas sunkesnio paviršinio vandens, kyla į viršų. Jam kylant, kartu su juo atnešamos nuosėdos ir maisto medžiagos iš ežero dugno. Vasaros mėnesiais ežero vanduo stratifikuojasi arba sudaro sluoksnius, o ežero paviršiuje šilčiausias vanduo.

Rudenį nukritus oro temperatūrai, ežero vandens temperatūra atšąla iki 4 °C; tai sukelia kritimo apyvartą, nes sunkus šaltas vanduo nuskendo ir išstumia vandenį apačioje. Tada ežero paviršiuje esantis deguonies turtingas vanduo juda į ežero dugną, o ežero dugne esančios maistinės medžiagos kyla į paviršių (). Žiemą ežero dugne esantį deguonį naudoja skaidytojai ir kiti organizmai, kuriems reikia deguonies, pavyzdžiui, žuvys.


Gaukite pranešimą, kai turime jus dominančių naujienų, kursų ar įvykių.

Įvesdami savo el. pašto adresą, sutinkate gauti pranešimus iš Penn State Extension. Peržiūrėkite mūsų privatumo politiką.

Dėkojame už pateiktą informaciją!

Penn State Digester diena

Seminarai

Anaerobinis virškinimas: biodujų gamyba ir kvapų mažinimas

Straipsniai

Taikomoji biodujų technologija: organinių atliekų pavertimas energija

Internetiniai kursai

Biochar sustiprintas infiltracijos baseinas Centrinėje Pensilvanijoje

Straipsniai

Kuro granulių gamyba iš biomasės

Straipsniai

Fotoautotrofų funkcija

Fotoautotrofai iš esmės gamina maistą patys, todėl jie gali išgyventi ir daugintis. Tačiau jie taip pat svarbūs heterotrofų, organizmų, kurie negali pasigaminti maisto ir turi valgyti kitus organizmus, kad išgyventų, išlikimui. Heterotrofai valgo autotrofus, pavyzdžiui, galvijai valgo žolę, o tada žmonės valgo tuos galvijus. Fotoautotrofai ir kiti autotrofai yra maisto grandinės apačioje, tiekia maistą kitiems organizmams ir yra gyvybiškai svarbūs visose ekosistemose. Jie žinomi kaip maisto grandinės gamintojai, nes gamina maistines medžiagas, kurių reikia visiems kitiems gyvūnams išgyventi. Be jų žmonės kartu su kitais gyvūnais neišgyventų, nes neturėtų maisto.

Fotoautotrofai taip pat svarbūs, nes jie pasisavina anglies dioksidą, šalutinį heterotrofų kvėpavimo produktą. Be to, fototrofai išskiria deguonį dėl fotosintezės, o gyvūnams šio deguonies reikia, kad jie išgyventų.


Chemoautotrofų pavyzdžiai

Nitrosomonas

Nitrosomonas yra azotą fiksuojančių bakterijų gentis.

Kaip tikriausiai atspėjote, „azoto fiksavimas“ reiškia azoto paėmimą iš neorganinių junginių, tokių kaip amoniakas, ir jo surinkimą į organinius junginius, tokius kaip aminorūgštys.

Azoto fiksavimas yra labai svarbus daugeliui ekosistemų, net kai kurioms, kurios daugiausia priklauso nuo augalų. Daugelis augalų negali susitvarkyti savo azoto – tai reiškia, kad jiems dirvoje reikia azotą fiksuojančių bakterijų arba jie negali gauti azoto junginių, reikalingų gyventi.

Azoto fiksavimas yra nepaprastai svarbi koncepcija žemės ūkyje, kai daugelis augalų negali patys atlikti azoto fiksavimo. Siekdami užtikrinti, kad dirvožemyje būtų pakankamai organinių azoto junginių augti, ūkininkai arba pasirūpina, kad būtų pakankamai azotą fiksuojančių bakterijų, reikalingų jų pasėliams palaikyti, arba įpila dirbtinių azoto junginių trąšų pavidalu.

Pažymėtina, kad kai kurios azotą fiksuojančios bakterijos sukūrė nuolatinius simbiotinius ryšius su tam tikromis augalų rūšimis. Tai apima simbiotines bakterijas, esančias mazgeliuose ant „azotą fiksuojančių“ augalų, pavyzdžiui, ankštinių augalų, šaknų. Tačiau šios azotą fiksuojančios bakterijos yra ne chemoautotrofai, nes jie išsivystė norėdami pasikliauti savo augalų šeimininkais maistu. Jie nebėra autotrofai, nes nebepajėgia maitintis.

Kitų tipų azotą fiksuojančios bakterijos išlieka nepriklausomos ir vis dar yra chemoautotrofai.

Geležies bakterijos

Geležies bakterijos yra bakterijų rūšis, kurios energiją gauna oksiduodamos vandenyje ištirpusią juodąją geležį.

Kadangi jie energiją gauna iš geležies, jie gali gyventi vandenyje, kuriame geležies koncentracija sunaikintų daugumą organizmų. Geležies bakterijų galima rasti šuliniuose, kuriuose gausu geležies, upėse ir karštosiose versmėse.

Kartais jie laikomi kenkėjais, nes jų gaminama oksiduota geležis, patekusi į vandens tiekimą, gali nudažyti kriaukles, tualetus, drabužius ir kitas medžiagas. Tai ypač būdinga šulinių vandeniui, kuris nepraeina per tą patį filtravimo procesą kaip ir komunalinis vandentiekio vanduo.

Tačiau geležies bakterijos taip pat buvo kai kurių pramonės šakų sąjungininkės. Geležies gavybos pramonėje atliekami tyrimai, kaip panaudoti šias bakterijas geležies, kuri kitu atveju galėtų būti nepasiekiama žmonėms, nes ji yra ištirpinta vandenyje arba sumaišyta su kitais mineralais, surinkimui ir gryninimui.

Metanogenai

Metanogenai yra bakterijos, gaminančios metaną. Jie yra chemoautotrofai, kurių energija iš elektronų, esančių vandenilio dujose, gamina metaną ir kitus organinius junginius.

Metanogenų galima rasti vandenyno dugne, kur jie gali sukurti didžiulius metano burbulus po vandenyno dugnu. Jų taip pat galima rasti pelkėse ir pelkėse, kur jie yra atsakingi už metano „pelkių dujų“ gamybą.

Kai kurie metanogenai gyvena atrajotojų, pavyzdžiui, karvių, žarnyne, o kiek mažesniu mastu – žmonių žarnyne. Tai reiškia, kad jūsų kūne gyvena chemoautotrofai!

Metanas yra labai galingos šiltnamio efektą sukeliančios dujos, galinčios sulaikyti daug daugiau saulės šilumos nei anglies dioksido. Kadangi nedideli metano kiekiai gali būti tokios galingos šiltnamio efektą sukeliančios dujos, daugelis aplinkosaugininkų yra susirūpinę dėl jautienos pramonės, kurioje auginami milijonai galvijų, kurių žarnyne gyvena daug trilijonų metaną gaminančių bakterijų.

Manoma, kad galvijų auginimo ir jautienos vartojimo mažinimas būtų vienas galingų būdų kovoti su žmogaus sukelta klimato kaita, kurią sukelia šiltnamio efektą sukeliančios dujos.


Atominė energija

Branduolinė energija visada buvo dviašmenis kardas. Įvykiai garsiojoje Černobylio atominėje elektrinėje turėjo būti pakankamai akivaizdūs apie jų keliamą pavojų. Nepaisant visos blogos spaudos, branduolinė energija vis dar laikoma atsinaujinančiu energijos šaltiniu. Reikalas tas, kad tinkamai veikiantys branduoliniai reaktoriai patys savaime nekelia jokios oro taršos ar anglies dioksido. 

PAV duomenimis, branduolinėje energetikoje čia dalyvaujantys teršalai labiau susiję su kasybos ir perdirbimo procesais, naudojamais branduoliniuose reaktoriuose naudojamo urano kurui ruošti. Tuo pačiu metu proceso metu susidarančios atliekos gali būti radioaktyvios. Ir skirtingai nei kitos pramoninės atliekos, laikui bėgant jos netaps „nepavojingomis“. Ir, kaip matėme, netinkamai tvarkomos branduolinės atliekos gali sukelti katastrofišką žalą.