Учебное пособие: Основы экологии

Он получил набор из нескольких аминокислот и органических кислот.

Связь белковых молекул и нуклеиновых кислот, в конце концов, привела к возникновению генетического кода, то ест кой организации молекул ДНК, в которой последовательность нуклеотидов стала служить информацией для построения конкретной последовательности аминокислот в белках.

Первые живые организмы были гетеротрофами, то есть использовали в качестве энергии (пиши) готовые органические соединения, находящийся в растворенном виде в водах первичного океана.

Следующим шагом эволюции было приобретение фотосинтезирующими организмами способности использовать воду в качестве источника водорода.

Первыми фотосинтезирующими организмами, выделяющими в атмосферу кислород, были цианы бактерии. Процесс фотосинтеза протекает следующим образом. Фотон солнечного света взаимодействует с молекулой хлорофилла, в результате чего высвобождается электрон одного из ее атомов.

Во–вторых, в присутствии свободного кислорода возникла возможность появления энергетически более выгодного кислородного типа обмена веществ, то есть аэробных бактерий.

Возникновение жизни на Земле носит закономерный характер, а ее появление связано с длительным процессом химической эволюции происходившей на нашей планете.

Следовательно, клетка является единицей строение всех живых организмов вне зависимости от уровня их организации. Совершенствование взаимодействия между клетками сначала контактного, а затем опосредованного с помощью нервной и эндокринной систем, обеспечило существование многоклеточного организма как единого целого со сложным и тонким взаимодействием его частей и соответствующим реагированием на окружающую среду.

Эволюция биосферы земли закончилась образованием современных материков и океанов. На земле появились листопадные и широколиственные леса, теплокровные, живородящие млекопитающие, менее зависящие от изменяющейся окружающей среды, костные рыбы, многие виды птиц и животных в том числе обезьян.

2.2 Энергетический баланс Земли и круговороты веществ в природе. Запасы природных ресурсов, в том числе горючих ископаемых, и чистой воды

Итак, солнце – главный источник энергии для поверхности Земли.

Благодаря парниковому эффекту поверхность земли получает около 300(кДж/смгод) рациональной энергии, часть которой - 250(кДж/смгод)- идет на испарение воды, а часть - 50(кДж/смгод) – возвращается в атмосферу через турбулентные потоки воздуха.

Основной передатчик тепла между космосом и Землей – атмосфера – получает от Земли «свои» 250кДж (см ) за счет конденсации водяных паров, упомянутые 50 кДж (см ) – за счет турбулизации приземного слоя атмосферы и непосредственно от радиации Солнца - 250кДж (см ). Итог: приход энергии в атмосферу равен 550кДж (см ). И соответственно расход тепла через эффективное излучение – той же величине - 550кДж (см ). Вместе с результирующими 150 кДж (см ) длинноволнового излучения от земной подстилки мы получим расход в целом – 700 кДж (см ), в точности равный приходу энергии с потоком солнечной радиации.

В целом гидросфера работает под влиянием накачки солнечной энергии как гигантская тепловая машина. «Чистая» энергия движения, перемещения воздушных и водных масс, т.е. та часть, которая может совершать нужную нам работу, оказывается совсем небольшой: для атмосферы – всего 1,6% от поглощаемого солнечного тепла, а для океано-сферы – еще на пару порядков ниже. Конечно, одна из наиболее серьезных энергетических затрат – это затраты на физический круговорот воды, прежде всего, на испарение. Около 55% - таков расход энергии, дошедший до земной поверхности, на испарение.

Но достаточно ли минеральных ресурсов для обеспечения будущего человечества? Достаточно ли они доступны для эксплуатации? Ответы на эти вопросы весьма противоречивы и неоднозначны. Известно, что минеральные ресурсы размещены крайне неравномерно. Некоторые виды сырья, такие как, например нефть, четко ограничены, и совершенно очевидно, что мы не можем рассчитывать на сохранение прежних темпов их добычи даже в первой четверти следующего столетия.

Циклы воды и воздуха. Наиболее существенный круговорот веществ на нашей планете раскручивается не сам по себе, а потому, что это непрерывно заставляют это делать потоки энергии, главным образом, солнечной. Наиболее важным для энергетического подхода и для методологии в целом является вопрос о движущих силах круговорота.

Геобиохимические циклы. На земной поверхности под влиянием потока солнечной энергии происходит выветривание горных пород, их разрушение. В результате такой эрозии в течении года ветрами, реками, ледниками уносится до 10Т твердого и растворимого вещества.

Природные ресурсы это запасы сырья и энергии, извлекаемые из Земли, такие как строительные материалы, металлы, вода, геотермальная энергия и т.д.

Горючие ископаемые

Самые древние месторождения угля известны в Канадской Арктике; их возраст 350 млн. лет. Важнейший период углеобразования в истории земли находится в интервале 350-250 млн.лет назад. Угленосные отложения, формировавшегося в этом, стомиллионный промежуток времени, обнаружены на всех континентах, но самые большие толщи отлагаются в Северной Америке Европе Азии.

Геологи полагают, что большая часть главных угольных бассейнов уже открыта, мировые запасы всех видов угля оценены в 8620 млрд. т, а дополнительные потенциальные ресурсы в 6650 млрд. т.

Большая часть извлекаемых запасов приходится на Северную Америку, Европу и Азию. Континенты Южного полушария сравнительно бедны углем. Примерно 43% угля мира лежат в странах СНГ, бывшем СССР 29% - в Северной Америке, 14.5% - в странах Азии, главным образом в Китае, 5,5% - в Европе.

Нефть и природный газ

Во–первых, ресурсы нефти и газа (можно вывести), так же как и угля, распространены по всей земной коре неравномерно. Во–вторых регионы, которые сейчас являются главными производителями газа и нефти, обладают и наибольшим потенциалом для новых открытий. В–третьих, при сохранении существующей скорости роста потребления все ресурсы нефти и газа могут иссякнуть через несколько десятилетий.

Запасы чистой воды

Чистая вода становится критическим ресурсом и в ближайшем будущем может определить верхний предел экономического и социально – экологического развития ряда стран и человечества в целом.

Для нормальной жизнедеятельности организма человека требуется, по крайней мере, 1,4 л воды в день. Наше тело почти на 70% состоит из воды. Почвам необходима вода для поддержания жизни растений. Без гидросферы не было бы жизни на Земле.

Вода быстро была бы израсходована, если бы ни циклический круговорот ее в природе.

Итак, атмосферные осадки, речные потоки и подземные воды относятся к категории запасов, а океаны и полярные ледники – к потенциальным ресурсам, но использование как тех, так и других весьма проблематично. Морская вода должна быть обессолена , а полярный лед, хотя и представляет собой пресную воду, должен быть каким то образом доставлен к местам потребления. Уже действуют многие заводы по обессоливанию морской воды, работающие на принципах дистилляции, однако затраты на их строительство и необходимые энергетические мощности делают обессоленную воду очень дорогой, по меньшей мере в 10 раз дороже стоимости воды из самых дорогих резервуарных систем. Использование же полярного льда пока еще не испытано.