Почему углерод играет такую важную роль в живом мире? Углерод является основой жизни потому что

3. Гравитационным

4. слабым

Верный ответ: 3

ВОПРОС N 10. Парсек – это единица измерения расстояний

1. в микромире

2. удобная для любого масштаба

3. в макромире

4. в мегамире

Верный ответ: 4

ВОПРОС N 11. Следствия общей теории относительности:

1. гравитационное увеличение массы

2. гравитационное ускорение времени

3. гравитационное искривление пространства

4. гравитационное уменьшение массы

5. гравитационное замедление времени

Верный ответ: 4

ВОПРОС N 12. Основные среды жизни на Земле:

1. почва

2. наземно-воздушная

3. воздушная

4. живые организмы

5. водная

Верный ответ: 1

ВОПРОС N 13. Явления, в которых наблюдаются превращения вещества в поле:

1. аннигиляция

2. дифракция света

3. фотоэффект

4. преломление света

5. термоядерные реакции

Верный ответ: 1

ВОПРОС N 14. Для объяснения результата упругого столкновения 2-х шаров необходимо использовать

1. закон сохранения момента количества движения

2. закон сохранения энергии и закон сохранения импульса

3. только закон сохранения энергии

4. только закон сохранения импульса

5. закон сохранения электрического заряда

Верный ответ: 1

ВОПРОС N 15. Специфическое свойство для жизни на Земле:

1. развитие

2. воспроизведение с изменениями

3. конвариантная редупликация

4. обмен веществ и энергии

5. дыхание

Верный ответ: 4

ВОПРОС N 16. Углерод является основой жизни, потому что

1. углерод способен образовывать разнообразные макромолекулы

2. углерод самый распространенный химический элемент

3. у углерода больше всего изотопов

4. соединения углерода растворяются в воде

5. углерод обладает высокой валентностью

Верный ответ: 1

ВОПРОС N 17. Эмоции сопровождаются:

1. отсутствием выразительных движений

2. активацией нервной системы

3. наследственными заболеваниями

4. выделением гормонов (или других биологически активных веществ)

5. Выразительными движениями (жестами, мимикой, интонацией и т.П.)

Верный ответ: 5

ВОПРОС N 18. Первыми аэробами на Земле были:

1. зеленые водоросли

2. цианеи

3. сине-зеленые бактерии

4. микроорганизмы

5. архебактерии

Верный ответ: 1

ВОПРОС N 19. Радиус Солнца близок к

1. 100 тыс. км

2. 10 тыс. км

3. 10 млн. км

4. 100 млн. км

5. 1 млн. км

Верный ответ: 1

ВОПРОС N 20. Универсальный субстрат жизни характеризующийся структурными и функциональным разнообразием -

1. липиды

2. белки

3. органические кислоты

4. углеводы

5. нуклеиновые кислоты

Верный ответ: 5

ВОПРОС N 21. Закон сохранения импульса следует из

1. однородности времени

2. изотропности пространства

3. изотропности времени

4. однородности пространства

5. изотропности и однородности времени

Верный ответ: 4

ВОПРОС N 22. Основное значение самовоспроизведения заключается в том, что оно:

1. направляет эволюционный процесс

2. обеспечивает круговорот вещества в природе

3. сохраняет неизменность органической природы

4. определяет специфику биологической формы материи

5. поддерживает существование видов

Верный ответ: 2

ВОПРОС N 23. Вещество – это одна из форм …

1. материи

2. Материи

3. МАТЕРИИ

Все ответы верные

ВОПРОС N 24. Два моля хлорида натрия (NaCl) подвергли электролизу. В результате получили объем хлора равный

studfiles.net

•Углерод. Углерод как химический элемент является основой жизни. Он может соединяться разными способами

другими элементами, образуя простые и сложные органические молекулы, входящие в состав живых клеток. По распространению на планете углерод занимает одиннадцатое место (0,35 % от веса земной коры), но в живом веществе в среднем составляет около 18 или 45 % от сухой биомассы.

•В атмосфере углерод входит в состав углекислого газа СО2, в меньшей мере – в состав метана СН4 или следового количества других газообразных соединений. В гидросфере СО2 растворен в воде, и общее его содержание намного превышает атмосферное. Океан служит мощным буфером регуляции СО2 в атмосфере: при повышении в воздухе его концентрации увеличивается поглощение углекислого газа водой. Некоторая часть молекул СО2 реагирует с водой, образуя угольную кислоту, которая затем диссоциирует на ионы НСО3– и СО2-3.Эти ионы реагируют с катионами кальция или магния с выпадением карбонатов в осадок. Подобные реакции лежат в основе буферной системы океана, поддерживающей постоянство рН воды. При подкислении (увеличении концентрации ионов Н+) происходит сдвиг влево в цепи: СО2 воздуха → СО2 воды → Н2СО3 → Са(НСО3)2 → СаСО3. При подщелачивании усиливается выпадение в осадок карбонатов кальция.

•Углекислый газ атмосферы и гидросферы представляет собой обменный фонд в круговороте углерода, откуда его черпают наземные растения и водоросли (рис. 164). Фотосинтез лежит в основе всех биологических круговоротов на Земле. Высвобождение фиксированного углерода происходит в ходе дыхательной активности самих фотосинтезирующих организмов и всех гетеротрофов – бактерий, грибов, животных, включающихся в цепи питания за счет живого или мертвого органического вещества.

•Особенно активно происходит возврат в атмосферу СО2 из почвы, где сосредоточена деятельность многочисленных групп деструкторов и редуцентов и осуществляется дыхание корневых систем растений. Этот интегральный процесс обозначается как «почвенное дыхание» и вносит существенный вклад в пополнение обменного фонда СО2 в воздухе. Параллельно с процессами минерализации органического вещества в почвах образуется гумус – богатый углеродом сложный и устойчивый молекулярный комплекс. Гумус является носителем почвенного плодородия, поскольку разрушается определенными группами микроорганизмов медленно и постепенно, обеспечивая равномерное питание растений. Гумус почв является одним из важных резервуаров углерода на суше.

•В тех условиях, где деятельность деструкторов тормозится факторами внешней среды (например, при возникновении анаэробного режима в почвах и на дне водоемов), органическое вещество, накопленное растительностью, не разлагается, превращаясь со временем в такие породы, как каменный или бурый уголь, торф, сапропели, горючие сланцы и другие, богатые накопленной солнечной энергией. Они пополняют собой резервный фонд углерода, надолго выключаясь из биологического круговорота. Углерод временно депонируется также в живой биомассе, в мертвом опаде, в растворенном органическом веществе океана и т. п. Однако основным резервным фондом углерода на планете являются не живые организмы и не горючие ископаемые, а осадочные породы – известняки и доломиты. Их образование также связано с деятельностью живого вещества. Углерод этих карбонатов надолго захоранивается в недрах Земли и поступает в круговорот лишь в ходе эрозии при обнажении пород в тектонических циклах.

•В биологическом круговороте участвуют лишь доли процента углерода от общего его количества на Земле. Углерод атмосферы и гидросферы многократно проходит через живые организмы. Растения суши способны исчерпать его запасы в воздухе за 4–5лет, запасы в почвенном гумусе – за300–400лет. Основной возврат углерода в обменный фонд происходит за счет деятельности живых организмов, и лишь небольшая часть его (тысячные доли процента) компенсируется выделением из недр Земли в составе вулканических газов.

•В настоящее время мощным фактором перевода углерода из резервного в обменный фонд биосферы становится добыча и сжигание огромных запасов горючих ископаемых.

•По учетам в сети глобального мониторинга это уже приводит к повышению концентрации СО2 в атмосфере, последствия чего для судьбы человеческого общества усиленно обсуждаются и требуют научно обоснованного прогнозирования.

Круговорот азота в биосфере

•Азот. В атмосфере и живом веществе содержится менее 2 % всего азота на Земле, но именно он поддерживает жизнь на планете. Азот входит в состав важнейших органических молекул – ДНК, белков, липопротеидов, АТФ, хлорофилла и других. В растительных тканях его соотношение с углеродом составляет в среднем 1: 30, а в морских водорослях 1: 6. Биологический цикл азота поэтому также тесно связан с углеродным.

•Молекулярный азот атмосферы недоступен растениям, которые могут усваивать этот элемент только в виде ионов аммония, нитратов или из почвенных или водных растворов. Поэтому недостаток азота часто является фактором, лимитирующим первичную продукцию. Тем не менее атмосферный азот широко вовлекается в биологический круговорот благодаря деятельности прокариотических организмов (рис. 165). Способностью к фиксации молекулярного азота обладают очень многие прокариоты. В большой мере она развита у фотосинтезирующих сине-зеленыхводорослей (цианобактерий). Активно фиксируют азот свободно живущие в почве бактерии рода Azotobacter, а также клубеньковые бактерии Rhizobium, живущие на корнях растений семейства бобовых. При этом может связываться до 400 кг азота на га в год. Отмирая, бактериальные клетки обогащают почву азотными соединениями, доступными для растений. Симбиотические формы снабжают хозяина и за счет прижизненных выделений.

•В круговороте азота принимают большое участие также аммонифицирующие микроорганизмы. Они разлагают белки и другие содержащие азот органические вещества до образования аммиака. В аммонийной форме азот частью вновь поглощается корнями растений, а частью перехватывается нитрифицирующими микроорганизмами. Они используют для себя химическую энергию, окисляя аммиак сначала в нитритную форму (бактерии Nitrosomonas). Окисление нитритов в нитраты производят бактерии рода Nitrobacter. Образовавшиеся нитраты вновь используются растениями в ходе фотосинтеза.

•Прямо противоположна по функциям группа микроорганизмов – денитрификаторов.

•В анаэробных условиях в почвах или водах они используют кислород нитратов для окисления органических веществ, получая энергию для своей жизнедеятельности. Азот при этом восстанавливается до молекулярного. Азотфиксация и денитрификация в природе приблизительно уравновешены. Цикл азота, таким образом, зависит преимущественно от деятельности бактерий, тогда как растения встраиваются в него, используя промежуточные продукты этого цикла и намного увеличивая масштабы азотной циркуляции в биосфере за счет продуцирования своей биомассы. Объемы микробной фиксации азота составляют до 2,5 т на км2 в год.

•Небиологическая фиксация азота и поступление в почвы его окислов и аммиака происходит также с дождевыми осадками при ионизации атмосферы и грозовых разрядах. В среднем это дает около 1 т связанного азота на км2 в год.

•Современная промышленность удобрений фиксирует азот атмосферы в размерах, превышающих природную азотфиксацию в целях увеличения продукции сельскохозяйственных растений.

•Высокие дозы азотных удобрений приводят, однако, к вымыванию нитратов в грунтовые воды, водоемы и в конечном счете – питьевую воду, а также к избытку их в продуктах питания, что является опасным для человека. Таким же источником загрязнений служат сточные воды с высоким содержанием аммония. На его окисление до нитратов тратится растворенный в воде кислород, что часто бывает губительно для гидробионтов. Таким образом, деятельность человека все сильнее влияет на круговорот азота, в основном в сторону превышения перевода его в связанные формы над процессами возврата в молекулярное состояние.

•Фосфор. Этот элемент, необходимый для синтеза многих органических веществ, включая АТФ, ДНК, РНК, усваивается растениями только в виде ионов ортофосфорной кислоты (РО3+4). Он относится к элементам, лимитирующим первичную продукцию и на суше, и особенно в океане, поскольку обменный фонд фосфора в почвах и водах невелик. Круговорот этого элемента в масштабах биосферы незамкнут.

•На суше растения черпают из почвы фосфаты, освобожденные редуцентами из разлагающихся органических остатков, но в щелочной или кислой почве растворимость фосфорных соединений резко падает. Основной резервный фонд фосфатов содержится в горных породах, созданных на дне океана в геологическом прошлом. В ходе выщелачивания пород часть этих запасов переходит в почву и в виде взвесей и растворов вымывается в водоемы. В гидросфере фосфаты используются фитопланктоном, переходя по цепям питания в других гидробионтов. Однако в океане большая часть фосфорных соединений захоранивается с остатками животных и растений на больших глубинах и не попадает вновь в фотическую зону, переходя с осадочными породами в большой геологический круговорот. На глубине растворенные фосфаты связываются с кальцием, образуя фосфориты и аппатиты. В биосфере, по сути дела, происходит однонаправленный поток фосфора из горных пород суши в глубины океана, и обменный фонд его в гидросфере очень ограничен. Биологическая продуктивность океана резко повышается в районах, где увеличивается доступность фосфора для фитопланктона – при сносе его речными водами, у побережий морей и в зонах так называемого апвеллинга – восходящих океанических течений, возвращающих фосфорные соединения со дна в освещенные слои воды.

•Наземные залежи фосфоритов и аппатитов разрабатываются в качестве удобрений. Снос избыточного фосфора в пресные водоемы является одной из главных причин их «цветения» – бурной эвтрофикации.

•Сера. Круговорот серы, необходимой для построения ряда аминокислот, ответственных за трехмерную структуру белков, поддерживается в биосфере широким спектром бактерий. В отдельных звеньях этого цикла участвуют аэробные микроорганизмы, окисляющие серу органических остатков до сульфатов, а также анаэробные сульфатредукторы, восстанавливающие сульфаты до сероводорода, кроме них – разные группы серобактерий, окисляющих сероводород до элементарной серы и далее – сульфатов, тионовые бактерии, переводящие элементарную серу также в соли серной кислоты. Растения усваивают из почвы и воды только ионыSO2-4,поставляемые им деятельностью прокариотов.

•Основное накопление серы происходит в океане, куда сульфатные ионы непрерывно поступают с суши с речным стоком. Частично сера возвращается в атмосферу при выделении из вод сероводорода и окисляется здесь до двуокиси, превращаясь в дождевой воде в серную кислоту. Промышленное использование большого количества сульфатов и элементарной серы и сжигание горючих ископаемых поставляют в атмосферу большие объемы диоксида серы. Это вредит растительности, животным, людям и служит источником кислотных дождей, усугубляющих отрицательные эффекты вмешательства человека в круговорот серы.

•Как мы видим, круговороты всех биогенных элементов на планете поддерживаются сложным взаимодействием разных частей биосферы. Они формируются деятельностью разных по функциям групп организмов, системой стока и испарения, связывающих океан и сушу, процессами циркуляции вод и воздушных масс, действием сил гравитации, тектоникой плит и другими масштабными геологическими и геофизическими процессами. Биосфера действует как единая сложная система, в которой циркулируют с разной скоростью атомы отдельных элементов. Однако главным двигателем этих круговоротов является живое вещество планеты, все живые организмы, обеспечивающие процессы синтеза, трансформации и разложения органического вещества.

studfiles.net

Почему углерод играет такую важную роль в живом мире?

Природные процессы - та или иная форма круговорота вещества, которое состоит из химических элементов. Все вещество окружающего мира состоит в основном из одного элемента - кислорода, объем ионов которого составляет 94% объема земной коры. Тем не менее, основой жизни является углерод. Удивительным представляется то обстоятельство, что важнейшими в живом мире являются шестые элементы. Вот последовательность четных элементов - О, Si, Ca, Fe... (2+6+6+6+...) и нечетных - Н, N, Al, K... (1+6+6+6+...). Для геохимии и химии метеоритов характерно правило Оддо-Харкинса, гласящее, что для двух соседних элементов кларк (содержание в земной коре) четного выше. Углерод же в таблице Менделеева занимает особое место: он четный, атомный вес кратен четырем, занимает шестое место в общем ряду элементов. И не исключено, что именно это обстоятельство и делает этот элемент столь важным для биохимии живого мира. "Если бы углерод не выбывал из жизненного цикла в виде углеводородов, углей, битумов, графитов или в виде карбонатов кальция, свободного кислорода не существовало бы вовсе, не было бы также, следовательно, тысяч важнейших реакций биосферы, с ним связанных" - писал В.И.Вернадский.

В ювенильных горных породах углерода крайне мало (0,1%) - он концентрируется или в живом веществе или в осадочных породах (кальциты, известняки и пр.), где его происхождение тоже в основном биогенное. Прямо или косвенно коллекторами этого элемента является живое вещество.

Углерод участвует в глобальном круговороте. Живые организмы в той или иной мере фиксируют его, и он на миллионы лет оседает в земной коре в связанном состоянии в виде скальных пород, ископаемых топлив - каменного угля нефтей, органических газов. Правда, относительно биогенной природы двух последних продолжаются ожесточенные споры. Постоянно действующий конвеер вещества планеты увлекает углерод на различные глубины, где он в результате метаморфоза принимает самые разнообразные формы и в итоге рассеивается по всей земной коре.

Известный географ И.М.Забелин высказал мысль, что природа создала сначала жизнь для ускорения круговорота углерода, а затем разум для того, чтобы ускорить развитие биосферы. Это полностью соответствует первому и второму законам В.И.Вернадского - биогенная миграция атомов стремиться к максимальному их проявлению: эволюция видов идет в направлении, увеличивающем биогенную миграцию вещества биосферы. Это закономерно превращает деятельность человека в сильнейший геологический фактор.

Более того, в современной атмосфере возникает значительный дефицит углерода - фактор, сдерживающий проявление первого геохимического принципа. И есть основания полагать, что появление человека спасает жизнь на нашей планете. Тем более, что, как полагают, вследствие роста материковых платформ поступление углерода из недр затруднено. Предполагается, что современные вулканы поставляют ровно столько углерода, сколько его связывается в земной коре. А квадратный километр леса в год потребляет в среднем 200 тонн СО2.

В этом плане технологическая деятельность все в больших количествах выделяет углекислоту в атмосферу. Для того, чтобы увеличить содержание СО2 на 0,01%, необходимо в тысячу раз увеличить сжигание органического топлива. Поступающая углекислота активно поглощается океаном, где она морскими организмами переотлагается в виде отложений кальцитовых останков морских организмов.

Мир вопросов Hosted by uCoz

han-samoilenko.narod.ru