Читать онлайн «Концепции современного естествознания. Шпаргалки». Страница 26

Растения (автотрофы) превращают энергию их неорганических веществ под воздействием солнечного света, живые (гетеротрофные) организмы – путем расщепления органических веществ. Человек – существо гетеротрофное, для питания он преобразует сложные органические вещества (части растений и животных). В то же время человек для своих нужд использует и накопленный в биосфере запас неорганических веществ, но перерабатывает его при помощи механизмов.

Все живые организмы связаны между собой энергетическими отношениями, поскольку являются объектами питания других организмов, и человек в этой цепочке занимает верхнее положение, но тоже становится пищей (после своей смерти).

Трофическая цепочка формируется из производящих автотрофов и пользующихся ими как пищей гетеротрофов, последние разделяются на травоядных животных, первичных хищников (поедают травоядных) и вторичных хищников (поедают травоядных и первичных хищников). Кроме них существуют редуценты (микроорганизмы, бактерии, грибы), которые разлагают выделения животных, микроорганизмов, мертвые организмы и минерализуют их до воды, СО2 и минеральных удобрений.

Любое условие среды, вызывающее прямое или косвенное воздействие на живые организмы на любой из фаз его индивидуального развития, называется экологическим фактором. Организм, вступая с экологическим фактором в обратную связь, реагирует на него специфичными приспособительными реакциями. В современной науке принято делить экологические факторы на факторы неживой природы (абиотические) и факторы живой природы (биотические).

К абиотическим факторам относятся климатические (солнечный свет, температура, влага, скорость движения воздуха, давление); химические (газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность и состав почвенных растворов); эдафогенные, или почвенные (механический состав почв, влагоемкость, плотность, воздухопроницаемость, высота над уровнем моря, рельеф, экспозиция склона).

К биотическим факторам относятся фитогенные (влияние растительных организмов); зоогенные (влияние животных организмов); микробиогенные (вирусы, простейшие, бактерии); антропогенные (деятельность человека).

Каждый живой организм занимает в биосфере определенное место, он связан с другими организмами, включен в пищевую цепь, выбирает условия, которые понимает как комфортные, и стремится избежать лимитирующих факторов, которые мешают его жизнедеятельности, то есть занимает свою экологическую нишу. Человек тоже принадлежит биосфере, но с развитием технологий и ростом популяции его деятельность становится источником опасности для всей живой природы, поскольку он нарушает связи, установившиеся в биосфере, загрязняет землю, воздух и воду, способствует уничтожению видов животных и растений, повышает кислотность почвы, нарушает температурный баланс (парниковый эффект), изменяет состав атмосферы и разрушает озоновый слой, предохраняющий планету от радиации, истощает минеральные и водные ресурсы, сокращает площади плодородных земель, использует во время военных действий и производит для этих целей химически, биологически и энергетически опасные вещества. Ввиду такой безнравственной деятельности биосфера стала утрачивать свои компенсационные свойства, и человеку необходимо задуматься о грядущей экологической катастрофе.

Все экологические проблемы связаны с высокой активностью человеческой деятельности. Человек стремится как можно эффективнее использовать биосферу, и под этим он понимает – как можно больше добыть полезных ископаемых, освоить земель, улучшить и облегчить свою жизнь. Естественно, освоение богатств планеты происходит более чем хищническим образом, потому что человек не учитывает своего вклада в негэнтропию: загрязнение окружающей среды обусловлено термодинамическими ограничениями, преодолеть которые частично очень сложно или очень дорого, а полностью – невозможно.

Основные причины загрязнения окружающей среды:

1. Неэффективное использование источников энергии – либо устаревшие способы производства энергии, либо использование «деградированных форм энергии» для получения энергии более высокого качества – добывая углеводороды (нефть, газ и уголь), человек разрушает упорядоченность энергии химических связей высокомолекулярных соединений, созданную самой природой с помощью солнечного света.

2. Постоянный рост производства энергетической, добывающей и перерабатывающей

промышленности для удовлетворения потребностей современного общества, образующие своего рода замкнутый круг проблем: растет промышленное производство – растет потребление энергии, растет производство энергии – растет промышленное производство.

3. Использование для получения энергии неэффективных преобразователей, то есть «грязная» переработка – электростанции на угле, машины на продуктах нефтепереработки и т. п. вместо использования «чистой переработки» (энергия ветра, энергия солнца, энергия атома, энергия воды).

4. Создание «отходов производства» из-за отказа поставщиков энергии перерабатывать вторичные продукты, от которых проще избавиться.

Эти причины увеличивают негэнтропию, но общество очень сложно перестроить, выработать в нем экологичность мышления и научиться использовать запасы негэнтропии.

Пути исправления ошибок таковы: 1) использовать энергию приливов, водопадов и т. п. альтернативных источников; 2) преобразовывать продукты деградации в менее опасные; 3) наладить автоматизированное слежение и контроль за параметрами окружающей среды; 4) ввести электронный документооборот; 5) стремиться к разнообразию экосистем, а не к их истощению.

Микробиологией называется наука, изучающая микроорганизмы (бактерии, микроскопические грибы, водоросли), их систематику, морфологию, физиологию, биохимию, наследственность и изменчивость, распространение и роль в круговороте веществ в природе, а также практическое значение.

Микробиология сформировалась как наука благодаря работе Л. Пастера, посвятившего жизнь изучению микроорганизмов, вызывающих заболевания человека; он разработал метод предохранительных прививок, основанный на введении в организм животного или человека ослабленных культур болезнетворных микроорганизмов, ввел в обиход стерилизацию медицинских инструментов, способы безопасной консервации и пастеризации пищевых продуктов, доказал значение микроорганизмов в круговороте веществ в природе.

За последующее столетие микробиология превратилась в одну из ведущих наук, в которой обособился ряд разделов микробиологии: общая (изучающая фундаментальные закономерности биологии микроорганизмов); промышленная (занимающаяся микробиологическим синтезом антибиотиков, витаминов, ферментов, аминокислот, нуклеотидов, органических кислот и т. п. и процессами получения дрожжей, кормового белка, липидов, бактериальных удобрений); сельскохозяйственная (занимающаяся изучением плодородия почвы и заболеваниями растений); геологическая (проводящая фундаментальные и прикладные работы в области образования и разрушения полезных ископаемых); водная (проводящая исследования водных источников и контроль за качеством воды); медицинская (исследующая микроорганизмы, вызывающие заболевания человека, и способы борьбы с болезнями).

Бурное развитие современной микробиологии связано с открытиями в физике, химии и биологии, давшими новые методы исследования, с расширением практического применения микроорганизмов, решением ряда насущных проблем в генетике, биосинтезе, медицине. Сегодня на первый план выступило практическое применение микроорганизмов для медицинских целей, сельского хозяйства, переработки продуктов отхода, разложения ядовитых веществ. И с каждым годом все новые и новые области требуют применения в них результатов микробиологических исследований.

Инженерной энзимологией называется научно-техническое направление, связанное с интенсификацией биотехнологических процессов и конструированием органических катализаторов (энзимов) с заданными свойствами на основе ферментов и полиферментных систем, выделенных из клеток или находящихся внутри клеток.

В основе инженерной энзимологии лежат принципы органического и ферментативного катализа, химической технологии, биотехнологии и биохимии. Эта наука целиком и полностью занимается практическими разработками – применением ферментных катализаторов в биотехнологических производствах, созданием новых методов в диагностике и терапии, органическом синтезе, решением фундаментальных проблем на основе иммобилизованных ферментов. Она способствует созданию новых высокотехнологичных продуктов, улучшению качества уже существующих, а также ищет пути более экономичного применения биотехнологий.