Реферат: Биология

Позднее стало известно, что для дыхания живым организмам необходим содержащийся в воздухе кислород. Для чего нужна непрерывная подача кислорода? Чтобы в организме шли про­цессы «медленного горения» (или, точнее, окисления) и выделялась энергия, необходимая для жизни.

Дыхание происходит в клетках. Поэтому самый простой тип дыхания — кле­точный. Его мы встречаем у про­стейших водных организмов, на­пример, у инфузории туфельки и амёбы. Растворённый в воде кисло­род они впитывают прямо из воды, и туда же выводится углекислый газ. Очень сходно, «напрямую» осуществляется дыхание и у неко­торых многоклеточных, напри­мер, у кишечнополостных (медуз, гидры, полипов) и плоских червей.

У более сложных форм клетки, находящиеся далеко от воды, на­чинают «задыхаться». Появляется непрямое дыхание — дыхание че­рез особые органы. Такие органы должны всегда оставаться влаж­ными, чтобы впитывать кислород: у разных животных это жабры, лёгкие, трахеи.

Водные и наземные животные столкнулись с различными пробле­мами при дыхании. В воздухе кис­лорода довольно много — 21%. За­то необходимо постоянно поддер­живать влажной дыхательную по­верхность.

В воде дыхательная поверх­ность пересохнуть не может, зато растворённого кислорода здесь со­держится примерно в 40 раз мень­ше, чем в воздухе. Поэтому, чтобы не погибнуть от удушья, напри­мер, живущие на дне морские чер­ви должны непрерывно волнообразно покачиваться. Тогда их тела постоянно омывает свежая вода. У акул жабры извлекают из воды в полтора раза меньше кислорода, чем у костных рыб, и потому они тоже должны, чтобы не задохнуть­ся, постоянно быть в движении.

У сухопутных животных, из­бравших для себя кожный тип ды­хания (например, у безлёгочных саламандр, в значительной степе­ни — у других земноводных и у дождевых червей), кожа, постоянно выделяет слизь и влагу. «Иногда, когда дождевой червь пытается пе­реползти через каменистый учас­ток или асфальтированную дорож­ку в сухую солнечную погоду, — пишут биологи

К. Вилли и В. Детье, — его органы, выделяющие слизь, оказываются не в состоянии восполнить потерю влаги в ре­зультате испарения; кожа стано­вится сухой, червь задыхается и погибает».

Кстати, и человек дышит не только лёгкими, но и кожей, хотя кожное дыхание незначительно (1—2% общего объёма дыхания). У некоторых млекопитающих, на­пример, лошади, кожное дыхание имеет большее значение и его доля может возрастать до 8%. Хотя пе­рейти полностью на кожный тип дыхания, как это могут делать зем­новодные, звери, конечно, неспособ­ны. У насекомых тело покрыто хи­тиновым панцирем, и кожное ды­хание для них невозможно. Ды­шат они совершенно особым спосо­бом — трахейным. Трахеи насеко­мых это сеть тончайших разветвленных трубочек, пронизывающих всё их тело. Почти в каждом сегменте те­ла у насекомых есть пара дыха­лец — отверстий, ведущих в систе­му трахей. Крупные насекомые, двигая мускулами брюшка активно вентилируют свои трахеи. Всё-та­ки трахейный тип дыхания — не самый совершенный, и чем больше насекомое, тем труднее воздуху по­ступать в глубину его тела. Это одна из причин, почему размеры насекомых имеют жестко задан­ный «потолок». Большинство водных животных избрали жаберный тип дыхания. Жабры — это особые разветвленные выросты тела — наружные (как, скажем, у аксолотлей) или внутрен­ние (как у костных рыб или многих ракообразных). Чтобы не задох­нуться, таким животным приходит­ся постоянно омывать их свежей водой. Рыбы делают это так: на­бирают воду в рот, а затем, закрыв рот, выталкивают её через жабер­ные щели. Жабры густо пронизаны кровеносными сосудами: кровь раз­носит кислород по всему телу.

Между прочим, человек тоже может дышать не только воздухом, но и жидкостью. В опытах мле­копитающие без вреда для себя ча­сами дышали жидким перфторуглеродом. Годится для дыхания и вода — было бы в ней достаточно кислорода . Следует отметить, что жабры рыб оказываются совершенно негодным органом дыхания на суше: они быст­ро слипаются и их общая площадь уменьшается настолько, что рыбе, несмотря на избыток кисло­рода в атмосфере, начинает его не хватать.

Наземные позвоночные пользуются лёгочным типом дыхания. Они весьма оригинально реши­ли уже упомянутую проблему поддержания ды­хательной поверхности влажной. Просто раз­местили её внутри своего тела! В ряду от двоякодышащих рыб и земноводных вплоть до млеко­питающих внутренняя поверхность лёгких не­прерывно растет. Первоначальный простой «мешок» дробится на тысячи обособленных мешоч­ков (альвеол). В результате у человека общая внутренняя поверхность лёгких возрастает до 100 кв. м.

Особого упоминания заслуживает дыхатель­ная система птиц. Не удивительно ли, что, часто взмахивая крыльями в полёте, птица не прояв­ляет никаких признаков «одышки», не задыха­ется? Оказывается, в её теле помимо лёгких есть ещё особые воздушные мешки. Они не только облегчают общий вес птицы. В момент выдоха воздух из этих мешков поступает в лёгкие. Та­ким образом птицы дышат и на вдохе, и на выдохе.

3. Значение дыхания и химизм процесса

4. Что и от чего надо охранять .

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающей его природой. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало выражать разнообразные проявления и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невосполнимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете. Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них - аэрозольные и газообразные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете. Все загрязняющие атмосферный воздух вещества в большей или меньшей степени оказывают отрицательное влияние на здоровье человека.

Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере.

1. Источники загрязнений.

Сейчас есть колосальное количество источников загрязнений окружающей среды. Рассмотрим некоторые из них :

1) Промышленность – загрязнение атмосферы и сточных вод .

Это - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксилы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисля-

ется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими вещест вами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на пла-

нете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 170% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:

_ а) Оксид углерода . 0. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн.т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффек-

та.

_ б) Сернистый ангидрид. . Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн.т. в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65 процентов от общемирового выброса.

_ в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влаж-

ности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км. от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты.

Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ан-

гидрида.

_ г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе в другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара,коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.

_ д) Оксилы азота. .Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн.т. в год.

_ е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.

_ ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на