Абиогенные факторы: Факторы абиотические (абиогенные
ОСОБЕННОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И ТЕЧЕНИЯ РЕСПИРАТОРНЫХ БОЛЕЗНЕЙ ТЕЛЯТ
В ХОЗЯЙСТВАХ ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ
FEATURES OF ORIGIN AND COURSE OF RESPIRATORY DISEASES IN CALVES ON FARMS OF THE CHELYABINSK REGION
Ключевые слова: респираторные болезни, абиогенные, биогенные факторы, патогенная, условно-патогенная микрофлора, микрофлора воздуха, носовых ходов, аммиак.
Респираторные болезни телят на протяжении долгого времени являются одной из основных причин экономических потерь в животноводстве после болезней желудочно-кишечного тракта. Экономические потери при респираторных болезнях телят обычно складываются из падежа молодняка, уменьшения среднесуточного привеса живой массы, переболевших, имеющих осложнения телят, расходов на ветеринарное обслуживание, а также на дополнительный уход рабочего персонала за больными животными.
дить комплекс профилактических мероприятий, включающий обязательное соблюдение ветери-нарно-санитарных правил при получении новорожденных телят, их выращивании; обеспечивать поддержание оптимального микроклимата, а также проведении мероприятий, направленных на повышение иммунного статуса телят.
Keywords: respiratory diseases, abiogenic factors, biogenic factors, pathogenic flora, opportunistic pathogenic microflora, air microflora, microflora of nasal passages, ammonia.
Respiratory diseases in calves are one of the major causes of economic losses in livestock breeding after gastrointestinal diseases. Economic losses caused by respiratory diseases usually consist of mortality of young animals, reduced average daily weight gain, veterinary service costs and additional labor for sick animal management. Recognizing the association of viruses and bacteria as the main etio-logical component of bovine respiratory disease, biogenic factors should not be neglected. Biogenic factors may include various fungi the virulence of which increases by improper techniques of cattle housing and nutrition (abiogenic factors). In this context, the abiogenic factors of spreading, course and outcome of bovine respiratory diseases are toxic gases in the air of livestock buildings and cattle litter, namely ammonia. To detect abigenic factors, air samples were taken in some livestock buildings on farms of the Chelyabinsk Region. The tests revealed the existence of pathogens and exceeded maximum permissible concentration of ammonia in the air of livestock buildings. It may be concluded that these factors determine the morbidity of respiratory disease in calves and the quality of therapeutic measures.
Щербаков Павел Николаевич, д.в.н., доцент, зав. каф. инфекционных болезней, Южно-Уральский государственный аграрный университет, г. Троицк, Челябинская обл. Е-mail: scherbakov_ [email protected].
Степанова Ксения Вадимовна, аспирант, ЮжноУральский государственный аграрный университет, г. Троицк, Челябинская обл. Е-mail: [email protected].
Щербаков Николай Павлович, д.в.н., проф., Южно-Уральский государственный аграрный университет, г. Троицк, Челябинская обл. Е-mail: [email protected].
Shcherbakov Pavel Nikolayevich, Dr. Vet. Sci., Assoc. Prof., Head, Chair of Infectious Diseases, South Ural State Agricultural University, Troitsk, Chelyabinsk Region. E-mail: scherbakov_ [email protected].
Shcherbakov Nikolay Pavlovich, Dr. Vet. Sci., Prof., South Ural State Agricultural University, Troitsk, Chelyabinsk Region. E-mail: scherbakov_ [email protected].
Введение
Респираторные болезни телят на протяжении долгого времени являются одной из главных причин экономических потерь в животноводстве. В основном респираторные болезни у молодняка крупного рогатого скота протекают в виде смешанных инфекций бактериальной и вирусной этиологии [1].
выращивании и обеспечивать полноценное сбалансированное кормление, поддержание оптимального микроклимата, а также проводить мероприятия, направленные на повышение иммунного статуса телят [3].
Цель исследований — выявление закономерностей образования аммиака в зависимости от микробного пейзажа и системы содержания телят (традиционный и холодный метод содержания телят) в ряде хозяйств Челябинской области.
Задача исследований — разработка оптимального способа коррекции иммунного статуса животных и профилактики респираторных болезней телят с помощью неспецифических иммуностимулирующих препаратов.
Объекты и методы
При изучении причин возникновения вспышек респираторных болезней телят в ряде хозяйств Челябинской области был проведен мониторинг возникновения патологий верхних дыхательных путей. При проведении мониторинга в качестве объектов исследований были определены воздух животноводческих помещений, носовые ходы телят. Был использован седиментационный метод исследований воздуха животноводческих помещений с применением питательных сред для различных микроорганизмов, взяты смывы с носовых ходов животных.
Экспериментальная часть
При взятии проб воздуха в животноводческих помещениях с помощью индикаторных трубок и смывов с носовых ходов у телят были установлены превышенные предельно допустимые концентрации аммиака [5] в окружающем воздухе животноводческих помещений в первом случае и содержание гнилостной микрофлоры на поверхности респираторного тракта телят во втором случае.
Таблица
Биогенные и абиогенные факторы, играющие роль в возникновении респираторных болезней телят
Аммиак Echerichia coli Staphylococcus aureus Род Aspergillus Mucor
Данные tc° н Salmonella
Ф
мг/л н 10*9 н 10*9 н 10*9
н | 10*9 н | 10*9
Аммиак и микробный фон в воздухе животноводческих помещений хозяйств Челябинской области
ООО «Берлинское»
Телятник +5 10 12 — 1 3 — 1 5 — 1 — 4 — 2
ООО « Уйское»
Телятник 0 10 15 — 1 2 — 1 2 — 4 — 1 — 3
ООО «Че рновское»
Телятник +2 10 13 — 1 4 — 1 1 — 1 — 2 — 3
Микробный фон в смывах с носовых ходов у телят в хозяйствах Челябинской области
ООО «Бе рлинское»
Телятник +5 — 3 — 1 5 — 1 1 — 4 2
ООО « Уйское»
Телятник 0 10 15 — 1 2 — 1 2 — 4 — 1 — 3
ООО «Че рновское»
Телятник +2 10 13 — 1 4 — 1 1 — 1 — 2 — 3
При идентификации микробиального фона было установлено наличие следующих микроорганизмов, являющихся «биогенными» факторами: сальмонеллы (род Salmonella), плесневые грибы (Aspergillus, Mucor), стафилококки (Staphylococcus aureus), колиформные бактерии (Echerichia coli). Данные по исследованиям в хозяйствах Челябинской области приведены в таблице.
Результаты исследований и их обсуждение
Было установлено, что респираторные болезни возникали при воздействии «абиогенного» фактора, такого как содержание аммиака в воздухе телятников выше предельно допустимой концентрации. Также наряду с «абиогенными» факторами болезни имели и «биогенную» природу возникновения со свойственным каждому хозяйству предрасполагающим фактором [2].
В холодное время года при традиционном и холодном содержании телят возникновению заболеваний часто способствовали такие факторы, как резкое изменение температуры воздуха в профилактории в течение суток, высокая концентрация аммиака в воздухе, запоздалое первое выпаивание молозива, нарушение санитарных правил выпойки молозива и молока (нередко из ведер и холодного), низкий иммунный статус и особенно совместное содержание больных и здоровых телят [3].
Заключение
Проведенные нами исследования показывают, что главную роль в возникновении респираторных болезней телят, их течении и исходе в ряде хозяйств Челябинской об-
ласти играют как «абиогенные», так и «биогенные» факторы.
Библиографический список
1. Джупина С.И. Эпизоотический процесс и его контроль при факторных инфекционных болезнях: уч. пособие для вузов.
— М., 2002. — Ч. 1. — 70 с.
2. Джупина С.И. Факторные инфекционные болезни животных // Ветеринария. — 2001. — № 3. — С. 6-9.
3. Колычев Н.М., Госманов Р.Г. Ветеринарная микробиология и микология: учебник для вузов. — СПб.: Лань, 2014. — 624 с.
4. Сулейманов С.М. Этиология, классификация, патогенез и патологическая морфология респираторных болезней телят: матер. науч.-практ. конф. — Воронеж, 1993. — С. 7-8.
5. Кузнецов А.Ф., Баланин В.И. Справочник по ветеринарной гигиене. — М.: Колос, 1984. — 335 с.
6. Мищенко В.А., Гусев А.А., Яременко Н.А. и др. Особенности респираторных инфекций телят // Ветеринария. — 2000. — № 9.
7. Hagglund S. Epidemiology, Detection and Prevention of Respiratory Virus Infections in Swedish Cattle with Special Reference to Bovine Respiratory Syncytial Virus. Doctoral thesis, Swedish University of Agricultural Sciences. — Uppsala. — 2005.
References
1. Dzhupina S.I. Epizooticheskiy protsess i ego kontrol’ pri faktornykh infektsionnykh boleznyakh. Chast’ 1: uch. pos. dlya vuzov.
— M., 2002. — 70 s.
2. Dzhupina S.I. Faktornye infektsionnye bolezni zhivotnykh // Veterinariya. — 2001. — № 3. — S. 6-9.
3. Kolychev N.M., Gosmanov R.G. Veterinarnaya mikrobiologiya i mikologiya: uchebnik dlya vuzov. — SPb.: Lan’, 2014. — 624 s.
4. Suleymanov S.M. Etiologiya, klassi-fikatsiya, patogenez i patologicheskaya mor-fologiya respiratornykh bolezney telyat // Materialy nauch.-prakt. konf. — Voronezh, 1993. — S. 7-8.
5. Kuznetsov A.F., Balanin V.I. Spravoch-nik po veterinarnoy gigiene. — M.: Kolos, 1984. — 335 s.
6. Mishchenko V.A., Gusev A. A., Yare-menko N.A. i dr. Osobennosti respiratornykh infektsiy telyat / / Veterinariya. — 2000. — № 9.
7. Hagglund S. Epidemiology, Detection and Prevention of Respiratory Virus Infections in Swedish Cattle with Special Reference to Bovine Respiratory Syncytial Virus. Doctoral thesis, Swedish University of Agricultural Sciences. — Uppsala. — 2005.
+ + +
УДК 619:616.5-001.17-08:636.7
Т.Н. Шнякина, Н.М. Безина, Н.П. Щербаков T.N. Shnyakina, N.M. Bezina, N.P. Shcherbakov
МЕСТНОЕ ЛЕЧЕНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ ОЖОГОВ У СОБАК В ЭКСПЕРИМЕНТЕ LOCAL TREATMENT OF THERMAL BURNS OF DOGS IN EXPERIMENT
Ключевые слова: термические ожоги, экспериментальное моделирование ожогов, фармакологическая смесь, профилактика инфицирования, регенерация, салициловая кислота, хло-рофиллипт, лавандовое масло.
Термические ожоги II, III и IV степеней у животных представляют собой серьёзную проблему, которая занимает одно из центральных мест в ветеринарной хирургии и комбустиологии. Термические ожоги у сельскохозяйственных животных и домашних питомцев могут возникать в результате воздействия пламени во время пожаров, кипятка или других горячих жидкостей, пара, горячего воздуха или раскаленных металлических предметов. При этом происходят не только местные патологические изменения, такие как коагуляцион-ный некроз тканей, серозное или серозно-геморрагическое воспаление, но и общие нарушения функций организма. Лечение термических ожогов должно предусматривать обезболивание и быть направлено на борьбу с инфекцией и интоксикацией организма, а также учитывать особенности заживления ожоговой раны в разные фазы раневого процесса. Поэтому целью исследований стал поиск оптимального сочетания ле-
карственных веществ и препаратов, данным требованиям.
отвечающих
Keywords: thermal burns, experimental simulation of burns, pharmacological mixture, prevention of infection, regeneration, salicylic acid, Chloro-phyllipt product, lavender oil.
Thermal burns of second, third and fourth degrees in animals is a serious problem and a major concern in veterinary surgery and combustiology. Thermal burns in farm animals and pets may be the result of exposure to flame during fire, boiling water or other hot liquids, steam, hot air or hot metal things. In case of thermal injury, not only local pathological changes as coagulation necrosis, serous or serous-hemorrhagic inflammation occur but also general disturbances of body functions. The treatment of thermal burns should include pain relief and be directed to control infection and intoxication of the organism taking into account the peculiarities of healing thermal injuries at different stages of healing. Therefore, the research goal was to find the optimal combination of medicinal substances and drugs that meet these requirements.
Коловратки научились обманывать Черную Королеву: Наука и техника: Lenta.ru
Ученые выяснили, как коловратки, не имеющие полового размножения, могут выживать в течение длительного времени в «окружении» паразитов, способных размножаться половым путем. Работа исследователей появилась в журнале Science. Коротко статья ученых пересказана на портале ScienceNOW.
Коловратки — крошечные многоклеточные существа, обитающие в пресноводных водоемах. Одной из их отличительных особенностей является отсутствие полового размножения. Несмотря на это они существуют уже больше 40 миллионов лет. Коловратки являются предметом пристального интереса ученых. Животные, не имеющие полового размножения, должны эволюционировать значительно медленнее, чем виды, «открывшие» его. А значит, они медленнее приспосабливаются к изменяющимся условиям окружающей среды.
Необходимость быстро реагировать на ситуацию постулирует гипотеза Черной Королевы. Она получила свое название в честь персонажа книги Льюиса Кэрролла «Алиса в Зазеркалье». Черная Королева рассказывала Алисе, что в Зазеркалье нужно бежать со всех ног для того, чтобы оставаться на месте. В контексте эволюции это означает, что виды вынуждены постоянно изменяться для того, чтобы выжить и оставить потомство. Источником «беспокойства» для живых существ являются не только абиогенные факторы вроде изменения климата, но также другие животные или растения.
У коловраток главным врагом является грибок Rotiferophthora angustispora, который размножается в их тканях и фактически выедает коловраток изнутри. R. angustispora размножаются половым путем и давно должны были уничтожить коловраток. Чтобы выяснить, как последним удается выживать миллионы лет, авторы новой работы провели эксперимент.
Ученые наблюдали за 95 генетически идентичными колониями коловраток, помещенными в 95 чашек Петри. Исследователи заразили все чашки грибком. В первой серии опытов они проверили, что произойдет, если чашки Петри с коловратками высушить. Оказалось, что чем дольше продолжались неблагоприятные условия, тем с меньшей вероятностью коловратки инфицировались грибком. То есть, коловратки лучше пережидали неприятные условия, чем их враги.
Во второй части эксперимента ученые сдували коловраток с высушенных зараженных чашек на новые чашки. Оказалось, что на новом месте часто вырастали незараженные колонии. То есть, здоровые особи могут уноситься с зараженных мест обитания на новые.
Новая работа показывает, что в природе возможны «обходные» пути, позволяющие животным, которые, казалось бы, заведомо проиграли в эволюционной гонке, выживать в течение длительного времени и «обманывать» Черную Королеву.
Совсем недавно в журнале Nature появилась статья другой группы биологов, которые показали, что механизмы, предписываемые гипотезой Черной Королевы, в живой природе не работают (точнее, они не являются основными). Статья вызвала бурный отклики в СМИ, многие из которых сообщили, что ученые опровергли теорию Дарвина. Узнать, почему такие утверждения неправомерны, можно здесь.
Влияние абиогенных факторов на развитие рода Penicillium
Актуальность
Плесневые грибы, или плесень – различные грибы, образующие ветвящийся мицелий без крупных, легко заметных невооружённым глазом плодовых тел. Они обладают высочайшим потенциалом выживания, поэтому их можно обнаружить во всех средах. Многие из видов плесени могут быть опасны для человека, так как являются причиной развития заболеваний. Важно знать о том, как обезопасить себя от поражения данными грибами и как правильно поступать с продуктами, заражёнными спорами грибов.
Цель
Изучить воздействие различных факторов на рост грибов рода Penicillium.
Задачи
1. Изучить рост гриба рода Penicillium в различных средах (кислая, нейтральная, щелочная).
2. Изучить зависимость роста гриба рода Penicillium от влажности.
3. Изучить возможность передачи спор и дальнейшего роста плесени от голубого сыра.
4. Изучить влияние содержания сахара в среде на рост плесневых грибов.
Оснащение и оборудование, использованное в работе
• Чашки Петри
• Питательная среда Сабуро
• Индикаторная бумага
• Микроскоп
• Веб-камера
Описание
На первом этапе автор проводил культивирование грибов рода Penicillium по стандартной методике на питательной среде Сабуро в чашках Петри. Затем чашки Петри помещали в разные температурные условия:
1) в холодильник при температуре +5 °С;
2) при комнатной температуре от +23 до +24 °С;
3) возле батареи от +35 до +40 °С.
При каждой температуре создавали разную влажность: 0% (min), 35% и 66%.
В течение 8 дней проводилось наблюдение за развитием плесени. Полученные данные фиксировались в таблице.
На втором этапе определяли возможность передачи спор благородной плесени Penicillium roqueforti продуктам питания и их дальнейшего развития. Для исследования использовали по 3 образца обычного сыра и голубого сыра. В чашки Петри помещали по 2 образца разных сыров. Чашки находились в разных температурных условиях. В течение 14 дней проводилось наблюдение за развитием плесени. Полученные данные фиксировались в таблице.
На следующем этапе автор определял влияние содержания сахара в среде на рост грибов рода Penicillium. Для исследования использовали 9 образцов питательных сред с разным содержанием сахара: 3 образца со 100%-ным содержанием среды Сабуро, 3 – с 70%-ным содержанием среды Сабуро и 30%-ным содержанием сахара и 3 – с 35%-ным содержанием среды Сабуро и 65%-ным содержанием сахара. Для вычисления процентного содержания сахара использовали формулу: n=m/M, где n – процентное содержание вещества (сахара), m – масса вещества (сахара), M – масса раствора или смеси. Все образцы культивировали при температуре +22…+23 °С. В течение 5 дней проводилось наблюдение за развитием плесени. Полученные данные фиксировались в таблице.
Также автор определил влияние кислотности среды на развитие спор Penicillium. В чашках Петри путём добавления к питательной среде Сабуро лимонной кислоты создавали кислую среду (pH=4), при добавлении пищевой соды – щелочную среду (pH=8). Затем чашки Петри помещали в разные температурные условия. В течение 7 дней проводилось наблюдение за развитием плесени. Полученные данные фиксировались в таблице.
Результаты
Установлено, что Penicillium развивался быстрее всего при температуре от +23 до до +24 °C и от +35 до +40 °C при влажности 66 % (образец номер 7).
Ни на одном из образцов с минимальной влажностью споры не проросли, а на образцах с высокой влажностью пеницилл рос с наибольшей скоростью.
На образцах, помещённых в холодильник, пеницилл рос медленнее всего, а при высокой температуре – быстрее.
В нейтральной среде и температуре от +24 до +25 °С споры образовались быстрее всего и плесень росла с наибольшей скоростью. Понижение рН среды до 4 позволяет только замедлить рост плесени. С помощью изменения рН до 8 и температуры до +5 °С удалось предотвратить образование плесени. При другой температуре плесень образовалась.
Выводы
1. Для роста Penicillium наиболее благоприятной является температура от +23 до +24 °C и от +35 до +40 °C при влажности 66 %.
2. Голубые сыры безопасно хранить в холодильнике с продуктами питания при температуре 0 ºC. Не следует оставлять продукты при температуре выше +22 ºC, т.к. это комфортные условия для роста гриба.
3. Содержание сахара в питательной среде значительно снижает вероятность образования плесени.
4. Щелочная среда и температура +5 °С замедляет образование плесени.
Мнение автора
«Мне понравилось принимать участие в конференции «Старт в медицину». Я приобрела опыт в съёмке и устной защите своей работы».
Результаты этапа: Исследованы особенности функционирования и свойства почв бугристых торфяников северной тайги Западной Сибири (Надымский стационар). Изучено варьирование следующих показателей: 1) эмиссия углекислого газа с поверхности почвы, 2) концентрация CO2 в почвенном профиле, 3) мощность сезонно-талого слоя, 4) температура и влажность почв на глубине 10-20 см, 5) мощность органогенной толщи почв. Измерения проводились на площадке мониторинга CALMR1, а также на наиболее типичных участках бугристых торфяников. Среднее значение относительной влажности торфяных горизонтов составило 63%. Наибольшие значения (в среднем 74%) характерны для почв на сфагновых кочках, наименьшие (в среднем 31%) для участков, занятых криоземом. Мощность сезонно-талого слоя почв варьирует от 43 до 195 см, в среднем составляет 130 см, при средней мощности органопрофиля (торфа) 45 см. Установлено, что эмиссия углекислого газа невысокая и в среднем составляет около 146 мгСО2/(м2*ч). Наблюдается сильная вариабельность величин эмиссии, связанная с неоднородностью микрорельефа и почвенного покрова. Не выявлена прямая корреляция потока углекислого газа из почвы с мощностью сезонно-талого слоя или органопрофиля почв, что определяется сложным, неоднозначным характером воздействия многолетнемерзлых пород на почвенные свойства. Изучение углерода и азота микробной биомассы в почвах, собранных в ходе экспедиции, было осуществлено разными методами (фумигации-экстракции, регидратации и субстрат-индуцированного дыхания). Изучены серые почвы Тульской области (серая, темно-серая, агросерая), черноземы Липецкой области (чернозем глинисто-иллювиальный, чернозем (под лесом), агрочернозем глинисто-иллювиальный), каштановые почвы Волгоградской области (естественная, под залежью, пахотная), горные почвы Тебердинского заповедника (две перегнойно-темногумусовые почвы разных альпийских сообществ и два бурозема разных типов леса). Определения проведены в свежих образцах почв (время хранения в холодильнике от отбора до анализа составляло не более 3 суток) и в образцах после 7 суток аэробной инкубации при 22 °С при естественной полевой влажности. Показано, что результат определения концентрации углерода микробной биомассы в разных почвах зависит от метода анализа. Экстрагируемость углерода возрастает гораздо сильнее после регидратации почвы в сравнении с фумигацией. При этом различия имеют выраженный индивидуальный характер для разных почв. Относительно слабый эффект регидратации характерен для почв с низкой полевой влажностью. Определение углерода микробной биомассы методом субстрат-индуцированного дыхания изменяет представления о соотношении его концентраций в разных почвах, полученные методом фумигации-экстракции, поскольку результат может быть большим для одних почв и меньшим для других. Концентрация азота микробной биомассы в меньшей степени чувствительна к методу анализа – во всех почвах различия результатов определения методами фумигации-экстракции и регидратации статистически не значимы. Предварительная аэробная инкубация почвенных образцов перед проведением анализа приводит к изменению закономерностей, выявленных при анализе свежих образцов. Концентрации углерода и азота микробной биомассы, определенные методом фумигации-экстракции практически не изменяются, тогда как концентрация углерода микробной биомассы, измеренная методом субстрат-индуцированного дыхания, заметно снижается после инкубации почв. |
Экологические факторы среды их влияние на организмы (Таблица)
Экологические факторы – это любые условия среды, которые способны оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы, хотя бы на протяжении одной из фаз их индивидуального развития. В свою очередь организм реагирует на экологический фактор специфичными приспособительными реакциями.
На любой организм воздействуют биотические и абиотические факторы. Совокупность всех биотических факторов (то есть факторов живой природы), действующих на определенной территории, составляют биоценоз, или сообщество. Если же учитываются еще абиотические факторы (неживая природа, или биотоп), то это будет биогеоценоз, или экосистема.
Экологические факторы традиционной классификации таблица
Традиционно выделяли три группы экологических факторов:
Экологические факторы |
Характеристика |
Абиотические факторы |
Абиотические факторы — это комплекс условий химических и физических окружающей среды, влияющих на живой организм. В зависимости от природы они подразделяются на климатические (свет, температуру, влажность, ветер, радиационный фон, давление воздуха и состав атмосферы), эдафические (почвенные), топографические и другие факторы физической природы (волны, морские течения, огонь и другие). |
Биотические факторы |
Биотические факторы — это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие, то есть различные формы взаимодействия между организмами (конкуренция, хищничество, паразитизм, симбиоз и другие) |
Антропогенные факторы |
Антропогенные факторы — это влияние различных форм деятельности человека на окружающую среду (выбросы вредных веществ в атмосферу, разрушение почвенного слоя, нарушение природных ландшафтов и другие) |
Абиотические факторы и их действие
Абиотические факторы |
Характеристика экологических абиотических факторов |
Температура |
Температура дает возможность осуществляться биохимическим реакциям в клетке, поэтому она влияет на все жизненные процессы. Температура организма не может упасть ниже нуля, поскольку тогда вода превращается в кристаллики льда, которые повреждают клетки. Также губительна и чрезмерно высокая температура, вызывающая денатурацию структуры белка. |
Влажность |
Влажность воздуха обеспечивается насыщением его водяным паром. Наибольшая влажность имеется вблизи водных источников, а также во влажных тропических лесах, где растения выделяют огромное количество водяного пара в процессе транспирации. Степень насыщенности определяет количество выпадаемых осадков, что определяет характер фитоценоза. |
Ветер |
Ветер обеспечивает циркуляцию воздушных масс, а вместе с ними — перераспределение водяного пара и осадков. Таким же образом транспортируются кислород, выделяемый растениями, загрязняющие вещества и др. Ветер играет значительную роль в распространении генеративного материала (спор, семян) и микроорганизмов. |
Давление воздуха и его состав |
Давление воздуха и его состав оказывает серьезное влияние на видовой состав сообщества. Атмосферное давление снижается по мере увеличения высоты над уровнем моря и уже на высоте 5450 м давление равно 0,5 бар (вдвое меньше, чем на уровне моря). Одновременно происходит снижение количества кислорода. В таких условиях организмы испытывают гипоксию, что приводит к усилению легочной вентиляции, и выделяют через легкие много углекислого газа. Снижение содержания СО2 приводит к алкалозу — повышению щелочности крови и значению рН. |
Эдафические (почвенные) факторы |
Эдафические факторы — это значение почвы (слой вещества, расположенный над горными породами земной коры) на организмы. |
Топографические факторы |
Топографические факторы определяются рельефом местности. Основным фактором при этом является высота над уровнем моря, с увеличением которой снижается средняя температура (а также увеличивается ее суточный перепад), атмосферное давление и концентрации газов, но увеличивается скорость ветра, количество осадков и солнечная радиация. |
Антропогенные факторы и их действие
Антропогенные факторы, Деятельность |
Последствия |
Беспокойство (шум, хождение по лесу) |
Изменение поведения особей и их состояния |
Вытаптывание |
Уплотнение почвы, нарушение ее аэрации, гибель потаенных и других связанных с ними организмов |
Вырубка |
Изменение микроклимата, нарушение экосистемы |
Расселение |
Появление популяции нового вида в сообществе, нарушение устойчивости системы |
Загрязнение |
Изменение химического и физического состояния среды обитания |
Урбанизация |
Изменение природных ландшафтов |
Основные группы экологических факторов
Кроме традиционной классификации на данный момент различают десять групп экологических факторов (общее количество – около шестидесяти), объединенных в специальную классификацию:
Группы экологических факторов |
Храрктеристика |
по отношению к экосистеме |
экологические факторы делятся на внешние (экзогенные или энтопические) и внутренние (эндогенные) |
по времени |
факторы времени (эволюционные, исторические, действующие), периодичности (периодические и непериодические), первичные и вторичные; |
по происхождению |
космические, абиотические, биотические, природные, техногенные, антропогенные; |
по среде возникновения |
атмосферные, водные, геоморфологические, экосистемные; |
по характеру воздействия |
информационные, физические, химические, энергетические, биогенные, комплексные, климатические; |
по объекту влияния |
индивидуальные, групповые, видовые, социальные; |
по степени влияния |
летальные, экстремальные, ограничивающие, возмущающие, мутагенные, тератогенные; |
по условиям действия |
зависимые или независимые от плотности; |
по спектру влияния |
выборочного или общего действия. |
по характеру динамики |
Наличие или отсутствие ее периодичности (суточной, лунной, сезонной, многолетней). Связано это с тем, что приспособительные реакции организмов к тем или иным факторам среды определяются степенью постоянства воздействия этих факторов, то есть их периодичностью. |
Эклогические факторы по отношению к данной экосистеме
Факторы |
Характеристика |
Внешние факторы |
К внешним относятся факторы, действия которых в той или иной степени определяют изменения, происходящие в экосистеме, но сами они практически не испытывают ее обратного воздействия. Таковы солнечная радиация, интенсивность атмосферных осадков, атмосферное давление, скорость ветра, скорость течения и т.д. |
Внутренние факторы |
В отличие от них внутренние факторы соотносятся со свойствами самой экосистемы (или отдельных ее компонентов) и в действительности образуют ее состав. Таковы численности и биомассы популяций, запасы различных веществ, характеристики приземного слоя воздуха, водной или почвенной массы и т.д. |
Классификация экологических факторов в зависимости от плотности популяции
В зависимости от плотности популяции кологические факторы делятся на:
1. зависящие от плотности популяции;
2. не зависящие от плотности популяции:
— факторы прямой зависимости повышают смертность при росте плотности популяции;
— факторы обратной зависимости снижают смертность при росте плотности популяции.
Экологические факторы Модчанского АС
Классификация экологических факторов в зависимости от степени адаптивности реакций организмов на воздействие факторов среды МончадскогоА.С. Биологом МончадскимА.С. (1958г.) выделялись первичные периодические факторы, вторичные периодические факторы и непериодические факторы.
Факторы |
Характеристика |
Первичные периодические факторы |
К первичным периодическим факторам относятся в основном явления, связанные с вращением Земли: смена времен года, суточная смена освещенности, приливные явления и т. п. Эти факторы, которым свойственна правильная периодичность, действовали еще до появления жизни на Земле, и возникающие живые организмы должны были сразу адаптироваться к ним. |
Вторичные периодические факторы |
Это следствие первичных периодических: например, влажность, температура, осадки, динамика растительной пищи, содержание растворенных газов в воде и т.п. |
Непериодические кторы |
Экологические факторы, не имеющие правильной периодичности, цикличности. Сюда относятся почвенно-грунтовые факторы, разного рода стихийные явления. Антропогенные воздействия на окружающую среду часто относятся к непериодическим факторам, которые могут проявляться внезапно и нерегулярно. Поскольку динамика естественных периодических факторов — одна из движущих сил естественного отбора и эволюции, живые организмы, как правило, не успевают выработать приспособительных реакций, например, к резкому изменению содержания тех или иных примесей в окружающей среде. |
_______________
Источник информации:
1. Биология для поступающих в вузы / Г.Л. Билич, В.А. Крыжановский. — 2008.
2. ЭКОЛОГИЯ / С.В.Алексеев, Спб. — 1997.
3. Общая экология (в схемах и в таблицах)/ Бексеитов Т.К., Павлодар — 2004.
4. Конспект лекций «ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ»/ Андреев М.В. — 2002
ЕГЭ по биологии 2018. Задание 26
Биология. ЕГЭ 2018 года. Особенности
- С 2018 года будет уделяться особое внимание понятийному аппарату. Не исключено, что уже в будущем году в кодификаторах к экзамену пропишут терминологию, которой должен владеть учащийся.
- Увеличится число вопросов, связанных с эрами и периодами, эволюцией растений и животных. Раньше они почти не встречались. Выпускникам необходимо изучить геохронологическую таблицу, быть готовым к заданиям на определение организма, относящегося к тому или иному периоду, к той или иной эре, на определение отпечатка, на расчет времени существования данного организма.
- Увеличится число вопросов, посвященных происхождению жизни на Земле. Раньше их практически не было.
- Почти исключится формулировка «Что произойдет, если исчезнут …». Некоторые последствия невозможно предугадать. Взамен абитуриентам будет предложено назвать факторы, которые могут привести к сокращению численности той или иной популяции.
- В этом году абитуриентам не удастся ограничиться лаконичными ответами. Экзаменуемые должны показать знание предмета — для этого при подготовке необходимо уйти от «натаскивания».
ЕГЭ. Биология. Новый полный справочник для подготовки к ЕГЭ
Вниманию учащихся и учителей предлагается новое учебное пособие, которое поможет успешно подготовиться к единому государственному экзамену по биологии. Справочник содержит весь теоретический материал по курсу биологии, необходимый для сдачи ЕГЭ. Он включает в себя все элементы содержания, проверяемые контрольно-измерительными материалами, и помогает обобщить и систематизировать знания и умения за курс средней (полной) школы. Теоретический материал изложен в краткой, доступной форме. Каждый раздел сопровождается примерами тестовых заданий, позволяющими проверить свои знания и степень подготовленности к аттестационному экзамену. Практические задания соответствуют формату ЕГЭ. В конце пособия приводятся ответы к тестам, которые помогут школьникам и абитуриентам проверить себя и восполнить имеющиеся пробелы. Пособие адресовано школьникам, абитуриентам и учителям.
Купить
Варианты задания № 26, решения и пояснения
Пример 1
Какие ароморфозы обеспечили развитие древнейших организмов в архее и протерозое? Укажите не менее четырех ароморфных признаков и их значение в эволюции. Элементы ответа:Элементы ответа:
- Появление фотосинтеза обеспечило первичный синтез органических веществ из неорганических, накопление кислорода в воде и атмосфере, образование озонового экрана.
- Появление аэробного обмена веществ обеспечило синтез большого количества АТФ и снабжение организма энергией.
- Половой процесс привел к появлению у организмов разнообразных признаков — материала для эволюции.
- Появление многоклеточности привело к дифференциации клеток, тканей и органов.
- Появление эукариот обеспечило разнообразие царств живой природы.
Примечание: Формулировки ответа могут быть разные, главное — правильное употребление терминов. Кроме того, если экзаменуемый не выполнит задание «Укажите», «Объясните», то потеряет 2 балла.
Пример 2
Популяция стабильна, если она имеет большую численность. Почему вероятность исчезновения малочисленных популяций выше, чем многочисленных?
Элементы ответа:
- Вероятность гибели малочисленных популяций от воздействия неблагоприятных факторов внешней среды выше, чем у многочисленной популяции.
- Ослабевают связи между членами популяции (звуковая сигнализация, выделение химических веществ).
- Затруднена репродукция потомства.
- Близкородственное скрещивание особей в малочисленных популяциях приводит к появлению вредных рецессивных генов. При высокой численности популяция относительно гетерогенна.
Примечание: В задании не указывается количество критериев, на которые нужно дать ответ, — следовательно, необходимо назвать не меньше трех. Ответ должен соответствовать смыслу вопроса, и если этого соответствия нет, то снижается балл. Для выполнения задания нужно указать события, которые ведут к исчезновению малых популяций. Критерий № 2 наиболее сложный для абитуриентов, он редко упоминается в алгоритме для решения подобной задачи.
Пример 3
У трески, щуки и многих других рыб количество выметываемых икринок исчисляется миллионами. Вместе с тем, имеются рыбы, которые мечут несколько сотен или десятков икринок. Объясните, почему в природе существуют те и другие рыбы.
Элементы ответа:
- Самки рыб, как правило, выметывают большое количество икры в воду и она там оплодотворяется. Оплодотворение внешнее.
- Приспособленность к выживанию при внешнем оплодотворении — большое количество икры.
- У рыб с небольшой плодовитостью хорошо развита забота о потомстве, иначе они не могли бы существовать.
Примечание: Подобные задания вызывают сложности. Критерий № 1 трудно вывести из вопроса, поскольку у подавляющего большинства рыб наружное оплодотворение. Если экзаменуемый ответит, что часть икры не оплодотворяется, выбрасывается волнами на берег или поедается другими рыбами, это будет в большей степени соответствовать смыслу вопроса. Нужно познакомить учеников с разными вариантами ответа.
Пример 4
Считается, что на склонах холмов поля надо распахивать поперек склона (горизонтально, террасами), а не вдоль (от вершины к подножию). Объясните, почему необходимо делать именно так и к чему может привести распашка полей вдоль склона.
Элементы ответа:
- При распашке вдоль склона и вода, используемая для полива, и естественные осадки будут стекать вдоль грядок к подножию холма.
- Эта вода будет вымывать из почвы удобрения и другие полезные вещества, ускоряя эрозию почвы.
- При распашке поперек склона вода будет дольше оставаться в почве и вещества будут вымываться гораздо медленнее.
Примечание: Школьники, как правило, не знакомы с термином «террасирование». Это задание вызывает у них серьезные затруднения в силу недостатка опыта поездок в места, где такой способ распашки распространен.
Пример 5
Тело пингвинов покрыто очень мощным плотным слоем контурных перьев, под которыми расположен толстый слой пуховых перьев. При этом пингвины, в отличие от других птиц, меняют пуховые перья все разом, а не постепенно в течение всей жизни. Объясните, почему у пингвинов в ходе эволюции сформировались такие особенности пухового слоя перьев и как эти особенности повышают их приспособленность к условиям окружающей среды.
Элементы ответа:
- Пингвины живут в холодных условиях, поэтому мощный пуховой слой (пуховые перья особого строения) им необходим в качестве термоизоляции.
- Если бы пуховые перья менялись постепенно, это приводило бы к нарушению плотности контурных перьев, что, в свою очередь, приводило к намоканию перьев при плавании.
- Поэтому у пингвинов выработалась смена всех пуховых перьев разом, чтобы период смены был как можно короче.
Примечание: Абитуриент может не понять смысл вопроса. Нужно уделить время этому заданию, представить веер ответов. Лучше — пользуясь дополнительной информацией. Необходимо проговорить, что линька у пингвинов длится около 20 дней — это короткое время, в течение которого птицы голодают и скапливаются в стаи, чтобы согреться. Пуховые перья выталкиваются новыми перьями. Если словосочетание «все разом» будет понято абитуриентом как «очень быстро» (что вполне вероятно), возникнут трудности с ответом.
Пример 6
Что происходит с признаками и характеристиками организмов при дивергентном видообразовании? Какие движущие силы эволюции лежат в основе этого процесса? Какая форма естественного отбора лежит в основе этого процесса?
Элементы ответа:
- При дивергенции происходит расхождение признаков.
- Дивергенция обусловлена наследственной изменчивостью, борьбой за существование и естественным отбором.
- Движущая форма естественного отбора, ведущая к полиморфизму.
Примечание: Термин полиморфизм будет часто встречаться в заданиях 2018 года. В некоторых вопросах подобного типа нужно будет говорить о дизруптивной форме отбора.
Пример 7
Почему биологический регресс часто ведет к вымиранию вида? Ответ обоснуйте, приведите не менее четырех аргументов.
Элементы ответа:
- При биологическом регрессе резко сокращается численность вида в связи с понижением адаптации организмов при изменении условий среды.
- Происходит уменьшение ареала за счет уменьшения численности.
- Возникает близкородственное скрещивание, которое приводит к проявлению вредных мутаций и гибели организмов.
- Случайные факторы повышают вероятность вымирания вида.
Примечание: Задание требует умения оперировать понятиями «регресс», «адаптация», «ареал», «мутации». Оно несложное, однако абитуриенты не всегда могут привести именно четыре полных критерия. Возможный веер ответов: организмы не успевают приспособиться к изменяющимся условиям среды; они не выдерживают конкуренции с другими видами; в результате они отсеиваются естественным отбором; из-за снижения численности происходит сокращение ареала. Каждая из этих формулировок вполне соответствует алгоритму, приведенному в критериях.
ЕГЭ. Биология. Новый полный справочник для подготовки к ЕГЭ
Вниманию учащихся и учителей предлагается новое учебное пособие, которое поможет успешно подготовиться к единому государственному экзамену по биологии. Справочник содержит весь теоретический материал по курсу биологии, необходимый для сдачи ЕГЭ. Он включает в себя все элементы содержания, проверяемые контрольно-измерительными материалами, и помогает обобщить и систематизировать знания и умения за курс средней (полной) школы. Теоретический материал изложен в краткой, доступной форме. Каждый раздел сопровождается примерами тестовых заданий, позволяющими проверить свои знания и степень подготовленности к аттестационному экзамену. Практические задания соответствуют формату ЕГЭ. В конце пособия приводятся ответы к тестам, которые помогут школьникам и абитуриентам проверить себя и восполнить имеющиеся пробелы. Пособие адресовано школьникам, абитуриентам и учителям.
КупитьПример 8
Докажите, что большинство современных птиц находится в состоянии биологического прогресса (с учетом особенностей птиц).
Элементы ответа:
- Большое видовое разнообразие, обусловленное разнообразием и адаптациями к своим экологическим нишам.
- Высокая внутривидовая численность особей, связанная со сложным поведением (заботой о потомстве, перелетами, строительством разнообразных гнезд и т.д.).
- Широкий ареал обитания, обусловленный теплокровностью и способностью к полету.
Примечание: В данном примере не следует говорить о четырехкамерном сердце, двойном дыхании, клюве без зубов и прочих приспособлениях к полету, поскольку об этом не спрашивают. Теплокровность правильно упоминается как адаптациия к переживанию различных условий среды. Ответ на это задание, как и в предыдущем примере, поддается алгоритмизации: все, что сокращается при регрессе, увеличивается при прогрессе, и наоборот.
Пример 9
Опишите состав первичной атмосферы Земли и условия, при которых происходил абиогенный синтез первых органических веществ. Какие вещества синтезировали Миллер и Юри в своем эксперименте? Почему эти вещества не образуются в настоящее время, например при извержениях вулканов?
Элементы ответа:
- Первичная атмосфера Земли содержала водяной пар, аммиак, водород и метан.
- Условиями для синтеза были электрические разряды и высокая температура.
- В результате опыта ученые получили несколько аминокислот, мочевину и молочную кислоту.
- Образующиеся органические вещества сразу поглощаются микроорганизмами или окисляются кислородом атмосферы.
Примечание: Очевидно, что в ответе должно быть 4 критерия. Данный пример показывает, что необходимо знать имена некоторых ученых и их работы.
Пример 10
Клевер произрастает на лугу, опыляется шмелями. Какие биотические факторы могут привести к сокращению численности популяции клевера?
Элементы ответа:
- Уменьшение численности шмелей.
- Увеличение численности растительноядных животных.
- Размножение растений-конкурентов (злаков и др.).
Примечание: В задании могут быть приведены другие критерии:
- Вытаптывание клевера коровами.
- Разрушение гнезд шмелей птицами.
- Уничтожение яиц шмелей насекомыми-наездниками и т.д.
Пример 11
Какие растения в природных условиях получают минеральное питание не из почвы, и поясните — как?
Элементы ответа:
- Эпифиты (например, орхидеи) — с осадками из разлагающихся растительных остатков, скапливающихся в трещинах коры деревьев, развилках ветвей и др.
- Многие бобовые (например, горох, фасоль) и другие растения (ольха), имеющие симбиоз с азотфиксирующими бактериями или актиномицетами, получают соединения азота главным образом не из почвы.
- Паразиты (например, петров крест, заразиха) и полупаразит (например, Омела) получают элементы минерального питания из растений-хозяев.
- Насекомоядные растения (например, росянка, венерина мухоловка) — из своих жертв.
- Водные растения (например, элодея, ряска) — поглощают элементы минерального питания из окружающей водной толщи.
Примечание: Это сложное задание, и, чтобы на него ответить, нужно владеть большим объемом информации. Подобные вопросы по экологии должны быть хорошо проработаны, желательно в последний месяц перед экзаменом (они легко забываются). Очевидным преимуществом эпифитов, особенно в сильно заросшей деревьями местности, является возможность не зависеть от грунта, а находиться ближе к источнику света. Полупаразиты характеризуются слабым развитием корневой системы и почти пол¬ным отсутствием корневых волосков. С помощью корневых присосок они получают воду и питательные вещества из корней растения-хозяина.
Пример 12
Объясните, почему для возобновления вида орлана-белохвоста достаточно двух яиц в кладке, а в кладке соловья — 6-7 яиц.
Элементы ответа:
- Высокой плодовитостью отличаются виды, у которых велика гибель особей в природе.
- У соловья избыточное производство яиц как бы покрывает их возможную гибель (гнездовой тип птенцов, много врагов, длительные перелеты на места зимовья и др.).
- У видов с хорошо развитой заботой о потомстве гибель птенцов невелика (более зрелые птенцы, отсутствие естественных врагов, оседлый образ жизни).
Примечание: Задание требует от абитуриентов как минимум некоторого представления об орлане-белохвосте. Условие отчасти наводит на правильный ответ — по крайней мере, учащиеся могут сравнить размеры птиц, предположить заботу о потомстве у орланов, и, таким образом, вывести первый критерий.
ЕГЭ. Биология. Большой сборник тематических заданий для подготовки к единому государственному экзамену
Вниманию учащихся и учителей предлагается новое учебное пособие, которое поможет успешно подготовиться к единому государственному экзамену по биологии. Сборник содержит вопросы, подобранные по разделам и темам, проверяемым на ЕГЭ, и включает задания разных типов и уровней сложности. В конце пособия приводятся ответы на все задания. Предлагаемые тематические задания помогут учителю организовать подготовку к единому государственному экзамену, а учащимся — самостоятельно проверить свои знания и готовность к сдаче выпускного экзамена. Книга адресована учащимся, учителям и методистам.
КупитьПример 13
Объясните влияние плотности водной среды обитания на «живые организмы» биоценозов.
Элементы ответа:
- Свет проникает в воду на небольшую глубину, поэтому растительные организмы могут существовать только в верхних слоях (до 150-200 м).
- Плотность водной среды оказывает влияние на обтекаемую форму тела и сильную мускулатуру быстро передвигающихся животных.
- Плотность среды облегчает вес организмов и создает возможность постоянно находиться в толще среды (планктон).
- Наличие планктона делает возможным фильтрационный тип питания многих животных.
Примечание: Критерий № 4 едва ли имеет прямое отношение к вопросу, поскольку указано не прямое влияние воды на жизнедеятельность организмов. Возможный веер ответов: у водных растений слабо развитая механическая ткань и высокая плавучесть; у животных развиты такие приспособления, как слизь на коже, плавники, адаптация к разным глубинам и так далее. Задания по теме «Экология организмов» требуют умения применять знания в измененной ситуации. В вопросах встречается влияние света, влажности, солености и других факторов.
Пример 14
Укажите не менее четырех факторов водной среды обитания. Объясните их роль в жизни организмов.
Элементы ответа:
- Плотность воды определяет ее выталкивающую силу (распределение организма по разным глубинам).
- Температурный режим более сглажен, нет чрезмерно высоких и низких температур.
- Ограниченное количество кислорода. Бывают заморы в водоемах по разным причинам.
- Солевой состав ограничивает распространение пресноводных и морских обитателей.
Примечание: Подобные типы заданий могут касаться наземно-воздушной, почвенной, внутриорганизменной сред обитания. Речь идет о физико-химических свойствах и их роли в жизни организмов. Абитуриент ответит правильно, если такие свойства им хорошо изучены.
Читайте также:
Нефтегазоносность недр: эндогенные и экзогенные факторы
Автор(ы):Баренбаум А.А.
Издание:Москва, 2007 г., 45 стр.
Современное развитие мировой экономики и необходимость ее обеспечения соответствующей ресурсной базой ставит перед нефтегазовой отраслью на рубеже 21 века ряд важных вопросов.
Во-первых, какова нефтегазоносность недр нашей планеты, сколь велик ее углеводородный (УВ) потенциал и надолго ли его хватит при современных темпах добычи нефти и газа? До недавнего времени ответ на этот вопрос был мало утешительным: нефтью человечество обеспечено примерно на 40 лет, а газом на 60 лет. В последние годы, прежде всего благодаря открытию месторождений газогидратов на шельфе Мирового океана, а также появлению более совершенных технологий добычи и переработки трудно извлекаемых запасов углеводородного сырья эти сроки могут значительно возрасти. Но насколько – ответа пока нет.
Во-вторых, каковы ресурсы УВ эксплуатируемых нефтяных и газовых месторождений? Практика работ последних лет показала, что в процессе освоения многих месторождений их первоначально установленные запасы приходится пересматривать в сторону увеличения. Эти факты привели к заключению о существовании постоянного и весьма значительного подтока УВ в пласты-коллекторы. В результате вновь оживилась долгие годы продолжающаяся дискуссия между сторонниками биогенной и абиогенной гипотез нефтегазообразования по вопросам генезиса нефти и газа и об источнике поступлений этих УВ в разрабатываемые залежи.
В-третьих, при поисках и разведке месторождений нефти и газа обнаружились факты, не объяснимые с позиций как биогенной, так и абиогенной гипотез нефтегазообразования. Возникло мнение, что генезис нефти и газа не играет решающей роли при образовании их залежей и что формирование скоплений УВ определяется некими другими процессами и факторами.
Большую актуальность приобрел вопрос, где и как искать месторождения нефти и газа и какими критериями при этом руководствоваться.
И, наконец, в четвертых, в связи с фактами восполнения ресурсов залежей УВ, далеко не очевидно, что реализуемые сегодня подходы и методы разработки месторождений являются достаточно эффективными. В литературе имеются указания на то, что путем специального бурения скважин и выбора режимов их эксплуатации можно интенсифицировать подтоки углеводородов в залежи. Поэтому возникают вопросы, касающиеся наиболее целесообразных режимов разработки месторождений в таких условиях <…>
абиогенез | Определение и теория
Abiogenesis , идея о том, что жизнь возникла из неживого более 3,5 миллиардов лет назад на Земле. Абиогенез предполагает, что первые образовавшиеся формы жизни были очень простыми и постепенно становились все более сложными. Биогенезу, в котором жизнь возникает в результате воспроизводства другой жизни, предположительно предшествовал абиогенез, который стал невозможным после того, как атмосфера Земли приняла свой нынешний состав.
архей; Йеллоустонский национальный паркАрхеи, такие как находящиеся в бассейне Мидуэй Гейзер в Йеллоустонском национальном парке, Вайоминг, являются примитивными прокариотами, способными процветать в экстремальных условиях в условиях, аналогичных тем, которые могли существовать миллиарды лет назад на ранней Земле, когда жизнь Считается, что они возникли из нежизни.
© Gary718 /Shutterstock.comХотя многие приравнивают абиогенез к архаической теории спонтанного зарождения, эти две идеи совершенно разные. Согласно последнему, сложная жизнь (например, личинка или мышь) возникла спонтанно и непрерывно из неживой материи. Хотя гипотетический процесс спонтанного зарождения был опровергнут еще в 17 веке и решительно отвергнут в 19 веке, абиогенез не был ни доказан, ни опровергнут.
Теория Опарина-Холдейна
В 20-х годах прошлого века британский ученый Дж. Б.С. Холдейн и русский биохимик Александр Опарин независимо друг от друга выдвинули аналогичные идеи относительно условий, необходимых для возникновения жизни на Земле. Оба считали, что органические молекулы могут быть образованы из абиогенных материалов в присутствии внешнего источника энергии (например, ультрафиолетового излучения), и что примитивная атмосфера была восстановительной (с очень низким количеством свободного кислорода) и содержала, среди прочего, аммиак и водяной пар. газы.Оба также подозревали, что первые формы жизни появились в теплом примитивном океане и были гетеротрофными (получая предварительно сформированные питательные вещества из соединений, существовавших на ранней Земле), а не автотрофными (генерирующими пищу и питательные вещества из солнечного света или неорганических материалов).
Александр Опарин, 1970.
ТАСС / СовфотоОпарин считал, что жизнь возникла из коацерватов, микроскопических спонтанно сформированных сферических агрегатов липидных молекул, которые удерживаются вместе за счет электростатических сил и которые, возможно, были предшественниками клеток.Работа Опарина с коацерватами подтвердила, что ферменты, лежащие в основе биохимических реакций метаболизма, функционируют более эффективно, когда они содержатся в мембраносвязанных сферах, чем когда они свободны в водных растворах. Холдейн, незнакомый с коацерватами Опарина, полагал, что сначала образуются простые органические молекулы, а в присутствии ультрафиолета они становятся все более сложными, в конечном итоге формируя клетки. Идеи Холдейна и Опарина легли в основу большей части исследований абиогенеза, проводившихся в последующие десятилетия.
Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчасЭксперимент Миллера-Юри
В 1953 году американские химики Гарольд К. Юри и Стэнли Миллер проверили теорию Опарина-Холдейна и успешно получили органические молекулы из некоторых неорганических компонентов, которые, как считается, присутствовали на пребиотической Земле. В том, что стало известно как эксперимент Миллера-Юри, двое ученых объединили теплую воду со смесью четырех газов — водяного пара, метана, аммиака и молекулярного водорода — и создали «атмосферу» с помощью электрических разрядов.Различные компоненты предназначались для имитации примитивного океана, пребиотической атмосферы и тепла (в форме молнии) соответственно. Неделю спустя Миллер и Юри обнаружили, что простые органические молекулы, включая аминокислоты (строительные блоки белков), сформировались в смоделированных условиях ранней Земли.
Современные представления об абиогенезе
Современные гипотезы абиогенеза основаны в основном на тех же принципах, что и теория Опарина-Холдейна и эксперимент Миллера-Юри.Однако существуют тонкие различия между несколькими моделями, которые были сформулированы для объяснения перехода от абиогенной молекулы к живому организму, и объяснения различаются относительно того, стали ли сложные органические молекулы сначала самовоспроизводящимися объектами, не имеющими метаболических функций, или сначала стали метаболизирующими протоклетками. это затем развило способность к самовоспроизведению.
Среда обитания для абиогенеза также обсуждалась. Хотя некоторые данные свидетельствуют о том, что жизнь могла возникнуть из неживых организмов в гидротермальных жерлах на дне океана, возможно, что абиогенез произошел где-то еще, например, глубоко под поверхностью Земли, где вновь возникшие протоклетки могли существовать на метане или водороде, или даже в океане. Shores, где протеиноиды, возможно, возникли в результате реакции аминокислот с теплом, а затем попали в воду в виде клеточно-подобных белковых капель.
Некоторые ученые предполагают, что абиогенез происходил более одного раза. В одном из примеров этого гипотетического сценария возникли разные типы жизни, каждый со своей биохимической архитектурой, отражающей природу абиогенных материалов, из которых они произошли. В конечном итоге, однако, жизнь на основе фосфатов («стандартная» жизнь, имеющая биохимическую архитектуру, требующую фосфора) получила эволюционное преимущество перед всей жизнью на нефосфатной основе («нестандартной» жизнью) и, таким образом, стала наиболее распространенным типом жизни на Земля.Это представление привело ученых к выводу о существовании теневой биосферы, системы жизнеобеспечения, состоящей из микроорганизмов уникальной или необычной биохимической структуры, которые, возможно, когда-то существовали или, возможно, все еще существуют на Земле.
Как показал эксперимент Миллера-Юри, органические молекулы могут образовываться из абиогенных материалов в условиях пребиотической атмосферы Земли. С 1950-х годов исследователи обнаружили, что аминокислоты могут спонтанно образовывать пептиды (небольшие белки) и что ключевые промежуточные соединения в синтезе нуклеотидов РНК (азотсодержащие соединения [основания], связанные с сахарными и фосфатными группами) могут образовываться из пребиотических исходных материалов.Последнее свидетельство может поддержать гипотезу мира РНК, идею о том, что на ранней Земле существовало изобилие жизни РНК, образовавшейся в результате пребиотических химических реакций. Фактически, в дополнение к переносу и трансляции генетической информации, РНК является катализатором, молекулой, которая увеличивает скорость реакции, не потребляя ее самого, а это означает, что один катализатор РНК мог произвести несколько живых форм, что было бы выгодно во время рост жизни на Земле. Гипотеза мира РНК — одна из ведущих концепций абиогенеза, основанных на саморепликации.
Некоторые современные модели абиогенеза, основанные на метаболизме, включают коацерваты, содержащие ферменты опарина, но предполагают устойчивый переход от простых органических молекул к коацерватам, особенно протобионтам, агрегатам органических молекул, которые проявляют некоторые характеристики жизни. Предположительно, тогда протобионты дали начало прокариотам, одноклеточным организмам, лишенным отдельного ядра и других органелл из-за отсутствия внутренних мембран, но способных к метаболизму и самовоспроизведению и восприимчивым к естественному отбору.Примеры примитивных прокариот, которые все еще встречаются на Земле сегодня, включают архей, которые часто обитают в экстремальных условиях с условиями, аналогичными тем, которые, возможно, существовали миллиарды лет назад, и цианобактерии (сине-зеленые водоросли), которые также процветают в негостеприимных средах и особенно интерес к пониманию происхождения жизни, учитывая их фотосинтетические способности. Строматолиты, отложения, образовавшиеся в результате роста сине-зеленых водорослей, являются старейшими в мире окаменелостями, датируемыми 3 годами жизни.5 миллиардов лет назад.
сине-зеленые водорослиСине-зеленые водоросли в бассейне Morning Glory Pool, Йеллоустонский национальный парк, Вайоминг.
© Yoyo_slc / Shutterstock.comОстается много безответных вопросов, касающихся абиогенеза. Эксперименты еще не продемонстрировали полный переход неорганических материалов в такие структуры, как протобионты и протоклетки, и, в случае предлагаемого мира РНК, еще предстоит согласовать важные различия в механизмах синтеза пуриновых и пиримидиновых оснований, необходимых для образования полных нуклеотидов РНК. .Вдобавок некоторые ученые утверждают, что в абиогенезе не было необходимости, предполагая вместо этого, что жизнь появилась на Земле в результате столкновения с внеземным объектом, укрывающим живые организмы, например, метеоритом, несущим одноклеточные организмы; гипотетическая миграция жизни на Землю известна как панспермия.
спутник Сатурна Титанспутник Сатурна Титан на мозаике из девяти изображений, сделанных космическим кораблем «Кассини» 26 октября 2004 г. и обработанных для уменьшения эффекта вуалирования атмосферы Луны.Вид сосредоточен немного южнее экватора, с севера к вершине. Область размером с континент Xanadu Regio показана большим ярким пятном справа, в то время как яркие метановые облака появляются около южного полюса Титана.
НАСА / Лаборатория реактивного движения / Институт космических наукИсследования абиогенеза значительно выиграли от астробиологии, области исследований, связанной с поиском внеземной жизни (жизни за пределами Земли) и с пониманием условий, необходимых для формирования жизни.Например, астробиологические исследования луны Титан, в атмосфере которой отсутствует свободный кислород, показали, что там присутствуют сложные органические молекулы, что дает ученым возможность взглянуть на формирование биологических материалов в пребиотической среде обитания, напоминающей среду ранней Земли.
Кара РоджерсУзнайте больше в этих связанных статьях Britannica:
биология: концепции Аристотеля
… средства воспроизводства, включая абиогенетическое происхождение жизни из неживой грязи, как верили греки того времени.Другие способы размножения, признанные им, включали почкование (бесполое размножение), половое размножение без совокупления и половое размножение с совокуплением. Аристотель описал сперму и яйцеклетки и считал, что менструальный цикл…
жизнь
Жизнь, живая материя и, как таковая, материя, обладающая определенными атрибутами, включая отзывчивость, рост, метаболизм, преобразование энергии и воспроизводство.Хотя это существительное, как и в случае с другими определенными сущностями, слово жизнь лучше было бы использовать как глагол, чтобы отразить его основной статус как процесса. Жизнь состоит из людей, живущих…
Земля
Земля, третья планета от Солнца и пятая по величине планета Солнечной системы по размеру и массе.Его единственная наиболее выдающаяся особенность заключается в том, что его приповерхностная среда — единственное известное место во Вселенной, где обитает жизнь. Обозначается символом ♁. Земля…
Определение абиогенеза по Merriam-Webster
abio · gen · e · sis | \ Ā-bī-ō-ˈje-nə-səs \: происхождение жизни из неживой материи конкретно : теория эволюции ранней жизни на Земле: органические молекулы и последующие простые формы жизни сначала произошли из неорганических веществ. Согласно общепринятой гипотезе, самые ранние живые клетки возникли в результате химической эволюции на нашей планете миллиарды лет назад в процессе, называемом абиогенезом.- Дэвид Вармфлэш и др.
пляжей и песка | Маноа.hawaii.edu/ExploringOurFluidEarth
Важность субстратов
Состав придонной или океанической среды обитания является важным физическим фактором морской среды. Бентосные вещества, также известные как субстраты, могут включать песок, грязь, камни, щебень или валуны. Подложки важны, потому что они являются одновременно основой и продуктом окружающей среды. Субстраты влияют на физические и биологические процессы в местности. Субстраты также являются продуктом физических и биологических процессов в области.
Характеристики песка
Когда большинство людей думают о субстрате на краю океана, они думают о песке. Ученые изучают песок, чтобы узнать о биологических, химических и физических процессах в местности (рис. 5.23).
Пляжный песок может казаться довольно однородным, но на самом деле это сложная смесь веществ разных размеров. Когда ученые изучают песок, некоторые качества особенно полезны для определения типа песка.Эти качества включают цвет, текстуру и размер песчинок, а также их материальное происхождение. В целом наблюдения за песками можно разделить на три большие категории:
- наблюдений около размер ,
- наблюдений около формы и
- наблюдений о вероятном источнике песка.
По этим трем характеристикам ученые могут узнать о физических, химических и биологических процессах на пляже, с которого пришел песок.
Размер песка
Шкала Вентворта — это система, используемая для классификации отложений, включая песок, по размеру зерен. Слово осадок — это общий термин для обозначения минеральных частиц, например отдельных песчинок, которые образовались в результате выветривания горных пород и почвы и переносились естественными процессами, такими как вода и ветер. В порядке убывания размера отложения включают валуны, гравий, песок и ил. При использовании шкалы Вентворта вещество, из которого состоит осадок, не входит в классификацию.Например, термин «песок» используется для обозначения отложений с размером зерен от 0,25 до 2 мм в диаметре (таблица 5.6), независимо от того, сделаны они из гранита или кремнезема. Отложения с меньшим размером зерен классифицируются как ил или грязь, а отложения с более крупными размерами зерен классифицируются как гравий или валуны. Не все отложения на пляжах относятся к песку! Например, на песчаных пляжах часто встречаются гранулы гравия (диаметром 2–4 мм), но они слишком велики, чтобы их можно было классифицировать как песок (Таблица 5.5).
Категория | Тип | Диаметр зерна (мм) |
---|---|---|
Боулдер | Валуны | 250-100 |
Гравий | Брусчатка | 65-250 |
Prebbles | 4-65 | |
Гранулы | 2-4 | |
Песок | Очень крупный песок | 1-2 |
Крупный песок | 0.5-1 | |
Песок средний | 0,25-0,5 | |
Мелкий песок | 0,125–0,25 | |
Очень мелкий песок | 0,0625–0,125 | |
Грязь | Ил грубый | 0,031-0,0625 |
Средний ил | 0,0156-0,031 | |
Ил мелкий | 0,0078-0,0156 | |
Ил очень мелкий | 0,0039-0,0078 | |
глина | <0.0039 | |
Пыль | <0,0005 |
Понимание распределения размеров песчинок на пляже может помочь понять океанографические процессы, которые формируют береговую линию в определенной области. Например, волны высокой энергии, которые имеют более длинные волны, обычно создают поверхности пляжа с относительно похожим или однородным распределением частиц по размерам. Волны с меньшей энергией, которые имеют меньшие длины волн, имеют тенденцию создавать поверхности пляжа с более смешанным или неоднородным распределением частиц по размерам.В большинстве случаев пляжи, подверженные воздействию волн высокой энергии, имеют более крупные отложения, чем те, которые подвергаются воздействию волн меньшей энергии.
Другие факторы, помимо энергии волн, также определяют размер песчинок на пляже. Размер песчинок зависит от уклона пляжа. Например, чем круче пляж, тем крупнее песчинки. Это связано с тем, что более крупные частицы могут быть выброшены волнами выше по пляжу на крутых пляжах. Однако на более плоских пляжах песчинки, как правило, перекатываются взад и вперед и разбиваются на более мелкие кусочки.
На некоторых пляжах гранулометрический состав песка меняется в зависимости от расстояния от воды. Большая часть более мелких песчинок может быть поднята волнами или ветром вверх по пляжу, в то время как более крупные и крупные песчинки откладываются ближе к воде. Однако пляжи представляют собой сложную и очень изменчивую среду, и есть много областей, где такое распределение не наблюдается, потому что существует множество условий, которые влияют на размер и распределение песка. Дополнительные факторы, влияющие на размер песчинок, включают особенности прибрежного и морского дна, тип субстрата, источник песка, течения, воздействие ветра и форму береговой линии.
Знание гранулометрического состава пляжа важно не только для понимания экологии пляжа, но и для понимания того, как лучше всего восполнить песок на пляже, который подвергается эрозии. Гранулометрический состав образца песка может быть определен путем встряхивания его через набор сит. Сита — это контейнеры с сетчатым дном, которые могут фильтровать и разделять зерна осадка на группы по размеру (рис. 5.24). Стопка градуированных геологических сит; сито с наибольшими отверстиями сетки находится сверху, а сито с наименьшими отверстиями сетки — снизу.При встряхивании сит песок просыпается через ячейки разного размера. Более крупные частицы остаются на уровнях с более крупной ячейкой, а самые мелкие частицы падают через ячейки каждого размера до дна контейнера (рис. 5.24). Синий, черный, светло-зеленый и оранжевый кусочки на рис. 5.24 (A) — это фрагменты пластикового мусора.
Форма песка
Зерна песка определяются их составом и историей.Например, минералы образуют такие формы, как кубы или пирамиды, а кусочки ракушек в песке можно идентифицировать как часть организма. Однако минералы или ракушки отчетливой формы в песке трудно идентифицировать, потому что со временем они округляются и полируются в результате выветривания. Выветривание — это разрушение горных пород и минералов волнами, ветром и дождем. Когда ветер или волны перемещают частицы, такие как песок, частицы трутся друг о друга, стирая неровности и сглаживая поверхности.Вода от волн или дождя также изменяет частицы, растворяя растворимые вещества. Со временем эти процессы превращают крупные угловатые частицы в мелкие округлые песчинки (таблица 5.6).
Песчинки с пляжей с высокими волнами, как правило, более округлые, чем с пляжей с низкими волнами. На пляжах с крутыми склонами песчинки более угловатые, чем частицы на более плоских пляжах. На пологих пляжах песчинки, как правило, перекатываются взад и вперед, поэтому со временем они становятся более округлыми.
Карты зерна песка
Карты зерен пескаиспользуются вместе с наборами сит для определения размера частиц песка, а также других характеристик песка. Хотя сита являются важными инструментами для количественного определения гранулометрического состава песка, у них есть недостатки. Сита большие, и их сложно переносить на удаленные участки поля, они требуют, чтобы песок был сухим, а просеивание песка требует времени. Карты песчинок используются как быстрый инструмент для определения размера, сортировки и формы песчинок во время полевого анализа (рис.5.25). Карты зерна песка позволяют ученым легко определять размер песка в поле по шкале Вентворта. Ученые сравнивают песок на своем участке с фотографиями (слева от карты на рис. 5.26). Песок может соответствовать одному или нескольким классам размеров. На карточке на рис. 5.26 классы размеров обозначены прописными буквами: VC означает очень грубое, C — грубое, M — среднее, F — мелкое и VF — очень мелкое. Классы размеров соответствуют измерениям диапазона размеров в микронах. Обратите внимание, что 1000 микрон (или микрометров, обозначение μ или мкм) равняется 1 миллиметру.Таким образом, крупный песок C имеет размер от 500 микрон до 1000 микрон (или 1 мм). Карточка с зернистостью песка на рис. 5.26 также позволяет ученым отнести песок к стандартной шкале сортировки (плохой, средний, хороший или очень хороший) для описания состава песка и классифицировать песок по форме (угловой, субугловой, окатанный, округлый или хорошо). окружен), чтобы охарактеризовать волновое воздействие и выветривание площадки.
Источник песка
Определив компоненты песка, можно сказать, из чего он сделан.По источнику происхождения пески можно разделить на два типа: биогенный песок и абиогенный песок. Биогенные ( био = живые; генные = произведенные) компоненты являются живыми или некогда живыми компонентами окружающей среды. Абиогенные компоненты ( a = нет) — это неживые химические и физические компоненты окружающей среды.
Абиогенные, или «литогенные» ( litho = камень) песчинки образуются при разрушении горных пород в результате выветривания и эрозии. Эрозия — это перемещение выветрившихся горных пород и минералов из одного места в другое. Абиогенные пески могут образовываться из горных пород континентальной коры или океанической коры земли. Континентальная кора включает большинство основных массивов суши в мире. Горы в континентальной коре состоят в основном из гранита. Минеральные пески, образующиеся при разрушении гранита, обычно содержат кварц, полевой шпат, слюду и магнетит. Минералы — это твердые, встречающиеся в природе вещества, состоящие из одного химического соединения.Например, кварц — это минерал, состоящий из химического соединения диоксида кремния (SiO 2 ). Для получения дополнительной информации о выветривании и эрозии см. Разделы «Дно океана» в модуле «Физические науки о воде» и «Химия морского дна» в модуле «Химические науки о воде».
Песок большинства пляжей вдоль побережья континентальной части Соединенных Штатов, где кварц является наиболее распространенным и устойчивым компонентом, представляет собой кварцевый песок. В областях, где есть континентальные вулканы, также можно найти оливин и обсидиан (разновидность вулканического стекла).
Океаническая кора, состоящая из вулканического материала, называемого базальтом, способствует другому типу абиогенного песка. Вулканические острова, лава от извержений вулканов и многие твердые субстраты, покрывающие морское дно, сделаны из базальта. Базальт богат металлосодержащими минералами, такими как железо и марганец, что делает базальт более плотным и темным по цвету, чем гранит. Базальт не содержит кварца, но содержит стойкие минералы, такие как оливин. Меньшие количества других менее стойких неорганических минералов, таких как магнетит или роговая обманка, также содержатся в базальтовых песках.Компоненты абиогенного песка перечислены в таблице 5.7.
Изображение | Происхождение и описание абиогенного песка |
---|---|
Базальт . Потоки черной лавы — базальтовые. По мере разрушения они могут образовывать тускло-черные, серые или коричневато-красные зерна гравия и песка. | |
Полевой шпат .Полевой шпат имеет прозрачные, желтые или розовые квадратные кристаллы с гладким, глянцевым или жемчужным блеском. | |
Гранат . Гранаты представляют собой кристаллы кремния, часто янтарного или коричневого цвета. Некоторые из них светло-розовые, красные или оранжевые. | |
Гранит . Гранитные зерна обычно имеют цвет от светлого до розового, с оттенком соли и перца из минеральных кристаллов примерно одинакового размера. | |
Магнитные минеральные зерна .Зерна магнитных минералов могут быть зернами железной руды, магнетита или других металлов. Эти зерна плотные и имеют тенденцию скапливаться на дне контейнеров. Кристаллы магнетита напоминают двойную пирамиду. Магнитные минеральные зерна в песке можно наблюдать, проводя магнит над образцом песка. | |
Слюда . Слюда образует блестящие, тонкие, как бумага, прозрачные гибкие листы. Он светлый или белый и может казаться переливающимся. | |
Оливин .Оливин — это блестящий кристалл, который может иметь различные оттенки от оливково-зеленого до почти коричневого. Он может быть прозрачным или полупрозрачным и часто содержит вкрапления других кристаллов. Встречается в базальте. | |
Кварц . Кристаллы кварца прозрачные или прозрачные, напоминающие небольшие кусочки битого стекла. Кварц возникает в результате эрозии гранита и песчаника. Это самый распространенный минерал в континентальном песке. | |
Вулканическое стекло .Вулканическое стекло образуется, когда горячая лава быстро охлаждается, образуя черные блестящие частицы неправильной формы с острыми краями. Континентальные вулканы образуют обсидиана . | |
Искусственные вещества . «Пляжное стекло» образуется, когда осколки производимого стекла округляются и матируются под действием волн. Другие искусственные вещества, особенно пластмассы, также можно найти на пляже. |
Биогенные пески также иногда называют кальциевыми или известковыми песками, потому что химический состав в основном состоит из карбоната кальция, CaCO 3 .Части организмов, такие как скелеты кораллов, раковины моллюсков, червячные трубки или шипы морских ежей, состоят в основном из CaCO 3 . Эти организмы удаляют из воды ионы кальция (Ca 2+ ) и карбоната (CO 3 2- ) и включают их в свои твердые структуры в виде соединения CaCO 3 . Когда организмы умирают, твердые структуры остаются. Эти твердые структуры превращаются в песок под воздействием волн, измельчения организмов, таких как рыбы-попугаи или морские ежи, и других процессов выветривания.
Не всегда можно идентифицировать биогенный песок, просто взглянув на него, потому что процессы выветривания могут превратить оболочки организмов и другие структуры в неидентифицируемые гладкие песчинки. Один из методов определения биогенного песка — это кислотный тест. Если уксус, который представляет собой уксусную кислоту, упадет на песок, содержащий карбонат кальция, он будет реагировать с образованием пузырьков углекислого газа. Песок не из живого источника, например кварцевый песок, не вступает в реакцию с кислотами, такими как уксус.
Изучение песка на пляже может рассказать нам кое-что о местной биологии. Большинство биогенных песков состоит из фрагментов скелетов кораллов, коралловых водорослей и моллюсков. Этот тип песка характеризуется наиболее обильным его компонентом. Например, песок, состоящий в основном из коралловых скелетов, называется коралловым песком.
Некоторые из компонентов биогенного песка представляют собой небольшие фрагменты более крупных организмов, например, кусочки кораллов и ракушек. Другие биогенные компоненты песка — это остатки скелета целых организмов, таких как очень маленькие моллюски или одноклеточные фораминиферы.Биогенные пески могут также включать устойчивые биологические фрагменты организмов, такие как спикулы губок или ископаемые остатки зубов и частей челюстных костей. Некоторые биогенные компоненты песка перечислены в таблице 5.8.
Изображение | Происхождение и описание биогенного песка |
---|---|
Фрагменты ракушки . Кусочки известковых пластин, образующих панцирь ракушечника, могут быть белыми, желтыми, розовыми, оранжевыми, бледно-лиловыми или пурпурными.Иногда они имеют полосатый или зубчатый узор. Остальная часть ракушки сделана из хитина, который не устойчив и поэтому со временем распадется, а не образует песок. | |
Двустворчатые моллюски . Раковины двустворчатых моллюсков, моллюсков, устриц или мидий могут быть белыми, серыми, синими или коричневыми. Обычно они не блестящие и медленно растворяются в кислоте. | |
Брюхоногие моллюски .Раковины улиток или их фрагменты сильно различаются по цвету, форме и рисунку. Раковины молодых особей более хрупкие, чем их взрослые формы, и могут отличаться по внешнему виду. Эродированные фрагменты могут обнаруживать внутренние спиралевидные структуры роста.
| |
Водоросли, откладывающие кальций . Известковые водоросли — это зеленые или коричневые водоросли, такие как Halimeda , которые выделяют небольшое количество карбоната кальция для образования хрупкого скелета. Коралловые водоросли — это морские водоросли, которые выделяют большое количество карбоната кальция для образования прочных скелетов. Корковые коралловые водоросли в живом состоянии кажутся розовыми или бледно-лиловыми, а в высушенном — белыми. | |
Коралл . В тропическом песке часто встречаются обломки тускло-белого кораллового щебня. Более крупные неповрежденные части внешнего слоя скелетов кораллов можно определить по их многочисленным маленьким отверстиям (чашкам), в которых когда-то жили отдельные коралловые полипы. | |
Foraminifera . Фораминиферы — это скелеты простейших, одноклеточных животных. Они могут быть белыми, тусклыми или блестящими или покрытыми крошечными песчинками.Они выглядят как крошечные ракушки, за исключением того, что их отверстия маленькие и выглядят как прорези или поры. В этих отверстиях живое животное вытянуло ложные лапы, чтобы уловить пищу. | |
Фрагменты морского ежа . Колючки морского ежа могут быть белыми, пурпурными, черными, бежевыми или зелеными. При рассмотрении под микроскопом некоторые из них имеют кристаллические матрицы, которые выглядят как декоративные структуры кукурузы в початках сбоку или концентрические кольца роста сверху. Тесты — это внутренние скелеты морских ежей.Фрагменты теста имеют крошечные отверстия и выпуклые структуры, расположенные в правильной последовательности; они кажутся тускло-белыми или бледно-лиловыми. | |
Спикулы губки . Спикулы обычно прозрачные или беловатые. Крупные спикулы триаксонной губки могут напоминать трехконечный логотип автомобиля Mercedes-Benz. Они составляют внутреннюю опорную структуру скелета некоторых губок. | |
Прочие части животных или растений .Биогенный песок может содержать другие части животных, такие как известковые трубки морских червей, кусочки скелетов крабов или креветок или колониальных животных, известных как мшанки (цифры 7, 18 и 20 на изображении). |
Наличие осадка
Наличие наносов также является решающим фактором при определении характеристик пляжа. Пляжи часто сделаны из материалов, которые встречаются в этом районе, например, из кораллов, кварца или базальта. Однако отложения на пляже также могут отражать прошлые условия, которые не синхронизированы с текущими волновыми условиями.Например, на Гавайях большая часть сегодняшнего песка на пляжах была отложена волнами тысячи лет назад. Кроме того, пляжи часто сильно меняются из-за деятельности человека. На многих пляжах есть песок, привезенный из других мест, таких как внутренние пустыни, другие пляжи или прибрежные песчаные косы. Это движение песка затрудняет использование песка в качестве показателя характеристик пляжа. Таким образом, при изучении песка важно понимать историю пляжа.
Деятельность
Анализируйте состав отложений на пляже по размеру, форме и источнику песка.
Деятельность
Разработайте исследование для определения характеристик пляжного песка и изучения изменений в составе песка на местном пляже.
Перенос песка, прибрежная эрозия и антропогенное воздействие на пляжи
Размер, форма и источник песка на пляже зависят от местных моделей транспорта песка. Перенос песка — это движение песка, которое в основном достигается волнами и течениями. Это движение сортирует песок по размеру и плотности.Более легкие и менее плотные песчинки легче переносятся волнами и течениями, тогда как более крупные и более плотные зерна остаются позади.
Поскольку песок переносится вдоль береговой линии, он часто образует характерные пляжные образования, такие как песчаные отмели, косы и барьерные пляжи (см. Тему «Взаимодействие волн с побережьем» в этом разделе). Отмели (отмели) — это песчаные холмы, которые обычно затоплены или обнажены лишь частично. Коса — изогнутая песчаная коса, одним концом соединенная с пляжем.Барьер Остров представляет собой песчаную гряду, которая находится над водой во время прилива. Барьерные острова расположены параллельно берегу и отделены от пляжа лагуной. Если коса или барьерный остров устойчивы, на нем начнет расти растительность. Барьерные острова расположены примерно на 15% мирового побережья.
Песок на пляже может выветриться — быть потеряно (рис. 5.28), или нарастает — накапливается. Например, в некоторых районах на пляжах летом может накапливаться песок, который зимой размывается из-за сезонной погоды и волнения.Хотя эрозия и нарастание являются естественными процессами, они могут быть ускорены деятельностью человека. Повышение уровня моря из-за глобального изменения климата разрушает пляжи. Строительство гаваней и других сооружений может усилить нарастание песка и потребовать дноуглубительных работ для поддержания каналов для лодок.
Есть опасения по поводу эрозии пляжей, потому что это приводит к потере имущества для тех, кто живет вдоль береговой линии. Пытаясь предотвратить эрозию, люди пытаются укрепить береговую линию и сделать ее более устойчивой, часто как способ защиты собственности в непосредственной близости (см. Примеры в Таблице 5.12). К сожалению, такая защита часто недолговечна и зачастую наносит ущерб здоровью на пляже. Закаленные конструкции могут вызывать эрозию, не позволяя волнам достигать песчаных резервуаров и изменяя характер волн на берегу. Например, с 1949 года примерно 25% песчаного пляжа на Гавайях было сужено или потеряно из-за закаливания пляжа.
Пляжи играют важную роль в защите побережья, развитии туризма и служат местом, где можно расслабиться и освежиться.Утрата пляжей отрицательно сказывается на деятельности человека и собственности, а также на окружающей среде. Например, потеря пляжа может вызвать удушение местной морской флоры и фауны размытыми наносами. Чтобы сохранить пляжи в здоровом состоянии, ученые рекомендуют пополнять запасы песка, очищать прибрежные районы от затвердевших структур и требовать больших задержек для строительства новой собственности (рис. 5.29).
Деятельность
Волны перемещают песок и камни предсказуемым образом, что может помочь в безопасных пляжных мероприятиях и строительстве.Изучите влияние прибрежной инженерии и конструкций морских зданий на береговую линию.
Абиогенное образование метана и изотопное фракционирование в гидротермальных условиях на JSTOR
AbstractНедавно сообщалось о метане (CH $ _4 $) возможного абиогенного происхождения из многих мест в пределах земной коры. Однако мало что известно о механизмах образования абиогенного метана или о фракционировании изотопов во время таких процессов.{13} Значения $ C образующегося CH $ _4 $ столь же низкие, как обычно наблюдаемые для микробного метана, с такими же высокими значениями CH $ _4 $ / (C $ _2 $ H $ _6 $ + C $ _3 $ H $ _8 $) соотношения. Эти результаты в сочетании с растущим признанием присутствия никель-железных сплавов в океанических корках позволяют предположить, что абиогенный метан может быть более распространенным, чем считалось ранее.
Информация о журналеScience, основанный Томасом А. Эдисоном в 1880 году и издаваемый AAAS, сегодня является крупнейшим в мире общенаучным журналом по тиражу.Издается 51 раз в год, журнал Science известен своими высоко цитируемыми, рецензируемыми научными работами, своей особой силой в дисциплинах наук о жизни и отмеченным наградами освещением последних научных новостей. Интернет-издание включает в себя не только полный текст текущих выпусков, но и научные архивы, относящиеся к первому изданию Эдисона в 1880 году. В журнале Science Careers, в печатном и в Интернете, представлены статьи о карьере, публикуемые еженедельно, тысячи объявлений о вакансиях обновляются несколько раз неделя и другие услуги, связанные с карьерой.В интерактивном научном мультимедийном центре представлены научные подкасты, изображения и слайд-шоу, видео, семинары и другие интерактивные функции. Для получения дополнительной информации посетите www.sciencemag.org.
Информация для издателейAAAS, основанная в 1848 году, превратилась в крупнейшее в мире междисциплинарное научное общество, насчитывающее почти 130 000 членов и подписчиков. Миссия «продвигать науку, технику и инновации во всем мире на благо всех людей» вывела организацию на передний план национальных и международных инициатив.Глобальные усилия включают программы и партнерства по всему миру, от Азии до Европы и Африки, а также обширную работу в области прав человека с использованием геопространственных технологий для подтверждения нарушений. Программы по науке и политике включают в себя крупный ежегодный форум по политике в области науки и технологий, стипендии в рамках политики в области науки и техники в Конгрессе США и правительственных агентствах, а также отслеживание финансирования США исследований в области НИОКР. Инициативы в области естественнонаучного образования заложили основу для обучения на основе стандартов и предоставляют учителям инструменты поддержки в Интернете.Мероприятия по привлечению общественности создают открытый диалог с учеными по таким социальным вопросам, как глобальное изменение климата. AAAS также выступает в качестве зонтичной организации для федерации, состоящей из более чем 270 аффилированных научных групп. Расширенная серия веб-сайтов включает исчерпывающие ресурсы по развитию карьеры. Для получения дополнительной информации посетите www.aaas.org.
Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
| Институт астробиологии НАСА
Прогресс проекта
Для определения базового коэффициента фракционирования изотопов Mg для абиогенного карбонатного осаждения было проведено тридцать экспериментов по свободному сносу карбоната при температурах от 4 ° C до 45 ° C с использованием растворов с молярным соотношением Mg: Ca от 3: 1 до 13. : 1, в буфере PCO 2 между 0.038% и 3%. Чистые затравочные кристаллы кальцита использовали для стимулирования гетерогенного роста раствора твердой формы кальцита, содержащего магний, и для уменьшения кинетических изотопных эффектов, связанных с зародышеобразованием и быстрой кристаллизацией. В таких условиях разрастание кальцита (подтверждено методом XRD), содержащее 1,28-14,9 мол.% Mg, осаждалось на затравочные кристаллы в течение от 1 до 58 дней. Изотопный состав Mg-содержащего кальцита и растворов Mg-Ca был измерен с точностью ± 0,15 ‰ (2 стандартных отклонения в 26Mg / 24Mg) после тщательной очистки Mg от этих богатых Ca материалов с использованием нескольких методов ионообменного разделения. .Измеренные коэффициенты фракционирования изотопа Mg между Mg-кальцитом и раствором демонстрируют систематическую температурную зависимость, изменяющуюся от -2,26 ‰ при 45 ° C до -2,76 ‰ при 4 ° C в 26 Mg / 24 Mg (Рисунок 1).
Сравнение экспериментально определенных значений Δ26Mgcal-sol с коэффициентами фракционирования
, полученными в результате других экспериментальных и полевых исследований. Ошибки этих данных обычно составляют
в пределах 0,1-0,2. Скорости осаждения® для синтезированного Mg-содержащего кальцита, сообщенные Имменхаузером и др. №
(2010) обозначены. Имменхаузер и др. (2010) сообщили о трех
группах образцов из природных сред, среди которых Группа 1 представляет собой медленно осажденные образцы образования образований в осадок (
), Группа 2 представляет собой поверхностный кальцит образования образований и Группа
3 представляет собой свежеосажденный кальцит, собранный с использованием часового стекла. Нормы осадков
предлагается увеличить из группы 1 в группу 3.
Коэффициенты фракционирования не коррелируют с экспериментальными условиями, содержанием Mg в разрастании Mg-кальцита, PCO 2 или составом раствора Mg-Ca.В этом исследовании предлагается температурно-зависимая функция фракционирования изотопов Mg во время осаждения неорганического Mg-содержащего кальцита: Δ 26 / 24 Mg cal — sol = -2,82 (± 0,11) + 0,0119 (± ± 0,0038) × T, где T — температура в градусах Цельсия.
Исследования Speleothem определяют аналогичную температурную зависимость для коэффициента фракционирования изотопов Mg между Mg-кальцитом и сопутствующими водными Mg капельными водами, предполагая, что образование средних образований произошло при средней годовой температуре пещеры (Рисунок 1).В отличие от превосходного согласия между естественными образцами и нашими экспериментами, рассчитанные коэффициенты фракционирования изотопов Mg в растворе кальцита не совпадают, где расчеты предсказывают большее фракционирование по сравнению с экспериментальными результатами (рис. 2).
Сравнение теоретически предсказанных коэффициентов фракционирования изотопов Mg
между кальцитом и раствором (Δ26 / 24Mgcal-sol) с данными, полученными в результате этого экспериментального исследования
. Коэффициент фракционирования кальцита, рассчитанный Rustad et al.(2010) был сделан с использованием двух разных моделей (BP86 и B3LYP). Кривая, обозначенная Schauble, использует расчет водного Mg по Schauble (2010) и формулировку кальцита BP86 для кальцита Rustad et al. (2010 г .; график B3LYP будет иметь более отрицательные значения). Кривые, обозначенные Rustad, используют составы BP86 и B3LYP как для кальцита, так и для водного Mg, сообщенные Rustad et al. (2010).
Неизвестно, отражают ли эти различия проблемы масштабирования между вычисленными значениями бета-плотности жидкости и твердого тела (напримерграмм. Beard et al., 2010), неточности, связанные с трудностями в моделировании гидратной сферы водного катиона (Rustad et al., 2010), или если предполагаемая кристаллографическая модель кальцита с бесконечно малым количеством Mg не точно отражает естественный настройки решетки. С другой стороны, это несоответствие может отражать экспериментальные кинетические изотопные эффекты, связанные с быстрым осаждением. Однако, поскольку в нашем экспериментальном исследовании использовались затравочные кристаллы кальцита для уменьшения скорости осаждения за счет сведения к минимуму возможных проблем зародышеобразования кристаллизации и того факта, что наши эксперименты превосходно согласуются с исследованиями естественных образований, мы считаем, что экспериментальные результаты точно отражают фракционирование изотопов Mg, связанное с абиогенным осаждением. магнезиального кальцита.
ПАНЕЛЬНАЯ ДИСКУССИЯ: Взаимосвязи времени и температуры, влияющие на происхождение, вытеснение и сохранность нефти и газа | Мировой нефтяной конгресс (WPC)
Целью группы была оценка и обсуждение последних теорий и результатов исследований, касающихся происхождения нефти и газа в пластах-источниках, механизмов и времени вытеснения нефти и газа из пластов-источников, а также изменения нефти и газа в пластах-коллекторах. .Также была рассмотрена сложная проблема корреляции нефти с ее материнским пластом и исходным материалом. Акцент был сделан на зависимости времени и температуры с геолого-геохимической точки зрения.
Каждый из документов Комиссии прямо или косвенно касается одного или нескольких из семи критериев, которые необходимы для коммерческих нефтяных и газовых месторождений. Этими критериями являются эффективные пласты-источники, пути миграции и пласты-носители, ловушки, резервуары, уплотнения, правильное время и сохранность или устойчивая защита после захвата.
Д-р ERDMAN рассматривает вопрос генезиса нефти и газа на подготовительной стадии, подчеркивая важность абиогенного окисления; его исследование в первую очередь связано с эффективными источниками. Автор подчеркивает важность абиогенного окисления как негативного фактора нефтеобразования; абиогенное окисление представляет собой конкурентный спрос на доступный органический водород, тем самым накладывая ограничение на конечный выход нефти.
Господа DEMAISON и SHIBAOKA исследуют генезис углеводородов из керогена с дефицитом водорода; таким образом, их исследование относится к проблеме эффективных нефтяных и газовых источников.Авторы приходят к выводу, что кероген с низким содержанием водорода с такими отношениями H / C, которые встречаются в витрините, не способен генерировать значительные количества сырой нефти при любой температуре.
Предмет статьи EVANS et al. охватывает все семь основных критериев. На основании своего исследования авторы делают вывод, что герметичные уплотнения играют важную роль в миграции и накоплении углеводородов. Другие важные выводы заключаются в том, что структурированное органическое вещество наземного происхождения, требующее высокой степени созревания, могло быть исходным материалом для нефти, и что дренаж позднего уплотнения увеличивает перспективность смешанных фаций уплотнения, где 90% запасов имеют был найден.
Профессор ТИССОТ и его коллеги сосредотачиваются на времени генерации и первичной миграции в ряде геологических провинций; они также связывают время миграции с развитием тюленей, коллекторов и ловушек и делают некоторые наблюдения о сохранении скоплений углеводородов в течение геологического времени. Представлены дополнительные свидетельства в поддержку интерпретации, согласно которой большинство существующих залежей нефти сформировалось в меловой период и кайнозойскую эру.
ВАН ДЕР ВЕЙДЕ и его соавторы обращают внимание на факторы, которые могут повлиять на защиту нефти
Этот контент доступен только в формате PDF.
.