Загальна екологія Аутекологія Предмет та основні поняття загальної екології

Скачать 1.09 Mb.

Название	Загальна екологія Аутекологія Предмет та основні поняття загальної екології
Анкор	Bak_final_1.doc
Дата	30.04.2017
Размер	1.09 Mb.
Формат файла
Имя файла	Bak_final_1.doc
Тип	Документы #5167
страница	11 из 13

1 ... 5 6 7 8 9 10 11 12 13

7. Опишіть механізми теплопродукції і терморегуляції. Хімічна і фізична терморегуляція гомойотермних організмів.

Механізми температурних адаптацій забезпечують терморегуляцію (від грец therme – тепло і лат. regulo – впорядковую* – сукупність процесів направлених на підтримання відносно постійної температури гомойотермних організмів. Терморегуляція може здійснюватися двома способами: за рахунок зміни швидкості виробництва тепла – теплоутворення та за рахунок зміни швидкості віддачі тепла – тепловіддачі. Забезпечують терморегуляцію організмів різні механізми: біохімічні, які здійснюються на молекулярному рівні, фізіологічні – на клітинному і тканинному, морфологічні – на органному і етологічні – на організменному рівнях.

На молекулярному рівні механізми, які знаходяться в основі пристосувань організму або окремих його систем до несприятливих температур, пов'язані з найважливішими внутрішньоклітинними структурами і процесами. Йдеться про стійкість білків і нуклеїнових кислот до екстремальних температур, підтримці певного агрегатного стану біологічних мембран, перш за все, мембранних ліпідів, накопиченні специфічних сполук, що запобігають утворенню кристалів льоду у клітинах за негативних температур та ін. Найважливіший вплив температури на біологічні процеси пов'язаний із дією температури на швидкість реакцій і на рівновагу реакцій, особливо тих, які зв’язані з утворенням або розривом нековалентних (слабких* хімічних зв’язків. Вплив температури на швидкість реакцій відтворено в законі Вант-Гоффа (1884*, відомого також як правило Q₁₀, згідно з яким, підвищення температури на кожні 10^оС подвоює або потроює швидкість хімічних реакцій.

Фізіологічні температурні адаптації – це комплекс фізіологічних реакцій, що покладені в основу пристосування організму до температурних змін. Фізіологічні температурні адаптації поділяють на хімічні та фізичні. Хімічна терморегуляція – процес рефлекторного посилення теплопродукції у відповідь на зниження температури навколишнього середовища. Для протікання процесів життєдіяльності в організмі необхідна енергія. Ця енергія утворюється в результаті розпаду хімічних речовин (в основному, вуглеводів і жирів*. У живому організмі лише частина енергії, що звільнилася, може бути використана для процесів життєдіяльності, інша ж розсіюється у вигляді тепла. Це процеси теплоутворення, тепловиробництва або теплопродукції. Величина теплопродукції досить мінлива і залежить від багатьох факторів (табл. 6*. Отже, до хімічної терморегуляції відносять механізми, що забезпечують процес теплоутворення в організмі: тепло внутрішніх органів, терморегуляційний тонус, нефосфорилюючий шлях тканинного дихання, окислення бурої жирової тканини.

Фізична терморегуляція об’єднує комплекс морфофізіологічних механізмів, пов’язаних із регуляцією тепловіддачі організму

Живий організм постійно виробляє тепло. Якби не існувало процесів тепловіддачі, то організм досить швидко нагрівся б до температури, за якої відбуваються незворотні зміни білків, і, відповідно, наступає смерть. Наприклад, за умови відсутності механізмів тепловіддачі, температура організму дорослої людини у спокої підвищувалася б кожну годину на 1,24^о С. Головне пристосування, яке визначає загальний рівень тепловіддачі організму – будова теплоізоляційних покривів тіла. Значення теплоізоляції полягає в тому, що зменшуючи тепловтрати, вона сприяє підтриманню гомойотермії з меншими енергетичними затратами. Це особливо важливо за існування в умовах стійких низьких температур, тому теплоізолюючі покриви та прошарки підшкірного жиру найбільш виражені у тварин із холодних регіонів. Механізм теплоізолюючої дії пір’я та волосся полягає у специфічному їх розміщенні, яке забезепчує утримання навколо тіла шару повітря, що виконує роль теплоізолятора. Таку форму фізичної терморегуляції називають піломоторною реакцією (від лат. pilus – волос*. Ця форма регуляції діє за низьких температур середовища. Тепловіддача шляхом інтенсифікації випаровування вологи з поверхні тіла і (або* верхніх дихальних шляхів сприяє збереженню постійної температури тіла. Випаровування води шкірою характерне ссавцям, що мають потові залози. Посилення потовиділення не прямо залежить від температури середовища, а починається під час досягнення певного порогу її підвищення, яке супроводжує перегрів організму. Випаровування ускладнюється за підвищеної вологості навколишнього повітря, і воно зовсім неможливе у воді.

Ще один ефективний охолоджуючий механізм – випаровування вологи з поверхні верхніх дихальних шляхів і ротової порожнини. Цей процес за високої температури інтенсифікується прискореним поверхневим диханням – поліпное, що особливо характерно для ссавців. У верблюда, наприклад, за високої температури частота дихання зростає до 8-18 на 1 хв (проти 6-11 у комфортних умовах*, у великої рогатої худоби – до 250, у собак – до 300-400 дихань на 1 хв проти 20-40 в нормі. При поліпное змінюється не тільки частота дихання, але і його “структура”. Показано, що в собак за теплової задухи практично все повітря, що видихається проходить через рот, де й випаровується волога зі стінок ротової порожнини і з поверхні язика. У птахів потових залоз немає, тому тепловіддача пов’язана тільки з посиленням вентиляції ротової порожнини й верхніх дихальних шляхів. Посилення випаровування досягається або шляхом поліпное або коливальними рухами нижньої сторони шиї, в яких беруть участь гіоїдний апарат (горлове тремтіння*. До фізичної терморегуляції відносяться і судинні реакції, які слугують пристосуванням як до підвищення температури середовища, так і до її зниження (рис. 44*. У першому випадку, адаптивна відповідь виражається в розширенні дрібних кровоносних судин, розміщених близько до поверхні шкіри, це веде до посилення тепловіддачі в зовнішнє середовище. У другому випадку, відбувається звуження поверхневих і розширення глибших судин, що призводить до консервації тепла в організмі. Така форма терморегуляції найбільш виражена у ссавців, які мають коротку й рідку шубу і не мають густого підшерстку. У звірів із густою шубою та у птахів судинна регуляція може бути ефективною лише в сукупності з певними морфологічними адаптаціями. Зокрема, велике значення в терморегуляції мають ділянки дихальних шляхів з розвинутою сіткою кровоносних судин, наприклад, у носових ходах ссавців. У результаті теплообміну з судинними системами повітря, що вдихається нагрівається, а стінки носових ходів охолоджуються, під час виходу відбувається зворотний процес. Внаслідок цього зберігається тепло в організмі. Передбачають, що у птахів місце судинної теплорегуляції – голі, добре васкуляризовані “прикраси” на голові. Специфічна функція регуляції тепловіддачі притаманна і лапкам птахів. Артеріальні та венозні судини, які тісно торкаються одні до одних ефективно збільшують тепловіддачу під час перегріву шляхом зміни просвітів. Усі форми активної терморегуляції контролюються на рівні ЦНС. Інформація про тепловий стан організму концентрується у спинному мозку й в гіпоталамусі головного мозку. Отже, фізична терморегуляція забезпечує процес тепловіддачі будовою теплоізоляційних покривів, піломоторною реакцією, випаровуванням вологи, судинними реакціями. Розглянемо залежність інтенсивності обміну речовин гомойотермних організмів від температури середовища (рис. 45*. У певних межах зовнішніх температур (t₃-t₄* теплообмін організму із середовищем збалансований, і тому теплопродукція, яка відповідає обміну організму в стані спокою, повністю скомпенсована тепловіддачею. Цей температурний інтервал називається термонейтральною зоною.Зниження температури середовища за межами цієї зони (t₃-t₂* викликає рефлекторне підвищення рівня обміну речовин і теплопродукції до зрівноваження теплового балансу організму за нових умов. Це зона хімічної терморегуляції. Температура тіла залишається незмінною. Зниження температури за межами ефективної терморегуляції (t₂-t₁* приводить до порушення теплового балансу, переохолодженню та загибелі організму. Підвищення температури середовища за межами термонейтральної зони (t₄-t₅* також викликає підвищення рівня обміну речовин, і супроводжується включенням механізмів, які забезпечують активну віддачу тепла. Ця зона називається зоною фізичної терморегуляції. Температура тіла залишається незмінною. За досягнення певного порогу (t₅* механізми посилення тепловіддачі стають неефективними, починається перегрів і, зрештою загибель організму (t₆*. Видові відмінності хімічної терморегуляції виражаються в різниці рівня основного (в зоні термонейтральності* обміну, положенням і шириною термонейтральної зони, інтенсивністю хімічної терморегуляції (підвищення обміну за зниження температури середовища на 1^оС*, а також в діапазоні ефективної дії терморегуляції. Всі ці параметри відображають екологічну специфіку окремих видів і адаптивно змінюються залежно від географічного положенням регіону, сезону року, висоти над рівнем моря та інших екологічних факторів.

8. Охарактеризуйте роль білків теплового шоку для організмів.

Серед багатьох реакцій клітин на підвищення температури одна з найсуттєвіших – зниження загальної інтенсивності синтезу білка, розпад полісом, а потім формування нових полісом, на яких синтезуються стресові або білки теплового шоку (БТШ*. Синтез БТШ у відповідь на збільшення температури характерний для клітин всіх типів живих організмів: бактерій, грибів, тварин усіх рівнів організації, людини, вищих і нижчих рослин. Тобто синтез БТШ – загально біологічне явище. БТШ у всіх організмів представлені великим набором поліпептидів, їх прийнято називати у відповідності з молекулярною масою, вираженою в кілодальтонах (кД*. Наприклад, БТШ з молекулярною масою 70 кД називають БТШ70. Про суттєву роль БТШ говорить висока консервативність їх у процесі еволюції, так БТШ70 має високу подібність амінокислотної послідовності в комах, птахів, ссавців, грибів і рослин. Окремі ділянки у БТШ70 зберігають більше 90 % гомології у бактерій і людини. У рослин БТШ уперше знайдено в 1980 році. Вони множинні, представлені групою високомолекулярних (90-110, 80-90, 65-75 кД* і низькомолекулярних (35-28, 27-21, 15-18 кД* білків.Як правило, синтез БТШ починається за температури на 8-10^оС вищій нормальної. Наприклад, у арабідопсіса (Arabidopsis thaliana* він відбувається за 28-37^оС, в листках ячменю його максимум досягає за 40^оС, а в лисках рису – за 45^оС. БТШ помічені у клітині вже через 15 хв після початку теплового шоку, їх синтез активується, досягаючи максимуму за 2-4 години теплового шоку (ТШ*, а потім починає спадати. Після закінчення ТШ синтез БТШ зупиняється та відновлюється синтез білків, характерних для клітин у нормальних температурних умовах. При цьому мРНК БТШ швидко руйнується у клітинах за нормальної температури, тоді як самі білки можуть зберігатись досить довго, забезпечуючи, ймовірно, підвищення стійкості клітин до нагріву. Довге перебування клітин в умовах ТШ також може призвести до ослаблення та зупинки синтезу БТШ. У цьому випадку включаються механізми регуляції експресії генів БТШ за принципом оберненого зв’язку. Накопичення в клітинах БТШ виключає активність їх генів. Імовірно, у такий спосіб клітина підтримує кількість БТШ на необхідному рівні, перешкоджаючи їх надпродукції. Більшість БТШ мають у клітинах споріднені білки, які синтезуються за нормальної температури постійно або на певних стадіях розвитку організму. Наприклад, у дріжджів група БТШ70 кодується дев’ятьма генами, з яких шість посилюють експресію за ТШ, два знижують, а один не реагує на ТШ. У дрозофіли один із БТШ70 індукується ТШ, а сім інших експресуються за нормальної температури. БТШ70 приєднується до інших білків, викликаючи їх розгортання і перешкоджає їх агрегації, яка б завадила білку отримати нативну конформацію, що необхідна для його функціональної активності. Розгортання білків за допомогою БТШ70 необхідне для їх проникнення через мембрану хлоропластів, мітохондрій та ЕПР. Активація синтезу БТШ70 повинна захищати білки від незворотних ушкоджень. Оскільки БТШ70 впливає на конформацію інших білків, то його відносять до групи шаперонів (від англ. сhaperonа, що означає проводжаю, наставник при молодій особі*. БТШ70 присутній в усіх компартментах клітини: в ядрі та ядерцях, у цитоплазмі, у зв’язку з елементами цитоскелету, у зв’язку із клітинними мембранами, у мітохондріях, хлоропластах і ЕПР. БТШ70 сприяє проходженню синтезованих в цитоплазмі попередників хлоропласних і мітохондріяльних білків через їх мембрани. БТШ60 також відноситься до шаперонів, ці білки забезпечують правильну зборку четвертинної структури клітинних білків. Таку функцію вони виконують у бактерій, в мітохондріях і хлоропластах еукаріотичних клітин. Вони утворюють два накладені один на одного кільця, в кожному з яких присутні по сім субодиниць БТШ60. Така складна структура направляє правильну упаковку клітинних білків при утворенні четвертинної структури, наприклад РБФК (складається з восьми малих і восьми великих субодиниць*. БТШ90 відіграє важливу роль при утворенні комплексу стероїдних гормонів з їх рецептором. Встановлено, що БТШ90 утворює комплекси із деякими протеінкіназами, контролюючи їх активність. Протеінкінази фосфорилюють найрізноманітніші білки клітин. До БТШ відносяться і низькомолекулярні білки. У дріжджів лише один ген кодує низькомолекулярні БТШ, а в рослин їх більше 30. Ці білки локалізовані в основному у спеціальних цитоплазматичних гранулах теплового шоку, які з’являються в цитоплазмі під час ТШ і зникають після його закінчення. У гранулах теплового шоку знайдено і мРНК, синтез якої відбувається за нормальної температури. Тому вважають, що цитоплазматичні гранули теплового шоку захищають „дошокові” мРНК у клітинах, що дає можливість знову використовувати ці мРНК для синтезу білка після закінчення шоку. Низькомолекулярні БТШ знайдено й у хлоропластах. Припускають, що вони захищають від ТШ тилакоїдні мембрани.

Охорона праці
1. Яку граничну температуру повітря згідно санітарно-гігієнічних нормативів встановлено для перебування людини у виробничих приміщеннях ?

60 °C.

2. Коли мають право виходу на пенсію працівники, що зайняті на небезпечних роботах та роботах з шкідливими умовами праці, включених до Списку №1?

Чоловіки – у 55 років, жінки – у 45 років.

3. Який термін зберігання матеріалів розслідування нещасного випадку на підприємстві?

Акти розслідування нещасного випадку, акти за формою Р-1 або НТ разом із матеріалами розслідування підлягають зберіганню протягом 45 років на підприємстві, працівником якого є (був) потерпілий.

4. За якою формою складається акт про нещасний випадок, пов’язаний з виробництвом?

Н-1

5. Хто несе безпосередню відповідальність за порушення вимог Закону України “Про охорону праці” щодо прав працівників підприємства у галузі охорони праці?

Роботодавець несе безпосередню відповідальність за порушення нормативно-правових актів з охорони праці.

6. Які із факторів не впливають на важкість ураження людини електричним струмом?

Електромагнітне поле.

7. Які види освітлення належать до штучного освітлення за функціональним призначенням?

аварійне, чергове.

8. Які права має уповноважена найманими працівниками особа з питань охорони праці?

Безперешкодно перевіряти на підприємстві виконання вимог щодо охорони праці.

9. Який вид випромінювання має найбільші іонізуючі властивості?

α – випромінювання.

10. Який вид випромінювання має найбільшу проникаючу здатність?

γ – випромінювання.

11. Який вигляд мають попереджувальні знаки?

попереджувальні – у формі рівностороннього трикутника, основний колір поля – жовтий

12. Смуги яких кольорів наносять на елементи конструкцій та обладнання для попередження про безпосередню небезпеку травмування або аварії?

Наносять смуги двох кольорів: жовтого та чорного.

13. Скільки становить ГДК_рз надзвичайно небезпечних речовин ?

ГДКрз <0.1мг/м³;

14. Який показник використовується для класифікації речовин на класи небезпечності?

ГДК в повітрі робочої зони.

15. Який із засобів використовується для захисту від вібрації?

Зменшення на шляху поширення.

16. Яку площу повинно становити одне робоче місце з комп’ютером?

Площа, не менше як 6,0 м², об'єм приміщення - не менше як 20 м³.

17. З яких причин стається найбільша кількість нещасних випадків на виробництві?

З організаційних.

18. Чиїм рішенням створюється Комісія з питань охорони праці підприємства?

Трудового колективу.

19. Які наслідки є вторинним проявом небезпечних факторів пожежі?

Вторинні прояви небезпечних факторів пожежі - виділення радіоактивних та токсичних речовин .

20. Назвіть санітарно-гігієнічні фактори, що визначають умови праці?

Санітарно – гігієнічні, естетичні, соціально - психологічні.

Екологія мікроорганізмів

Охарактеризуйте чисельність, різноманітність та розповсюдження мікроорганізмів в різних екосистемах біосфери.

Грунт є головним резервуаром і природним середовищем перебування мікроорганізмів, які беруть участь у процесах формування й очищення ґрунту, а також круговороту речовин у природі.
Життєдіяльність мікроорганізмів у ґрунті, їх якісний і кількісний склад визначається ґрунтовими умовами: наявністю живильних речовин, вологістю, аерацією, реакцією середовища, температурою й т.д.
Великий вплив, як на загальну чисельність, так і на співвідношення окремих систематичних груп мікроорганізмів робить тип ґрунту. Розрізняючись по фізичних і хімічних властивостях ґрунт представляє різне середовище для життєдіяльності мікроорганізмів. Їх більше у зволоженому й обробленому ґрунті (4,2-5,2 млрд/г), менше в лісовому ґрунті, у пісках (0,9-1,2 млрд/г). Найбільш рясна мікрофлора у верхньому обрії ґрунту глибиною 2,5-15 див. У цьому шарі протікають основні біохімічні процеси перетворення органічних речовин, обумовлені життєдіяльністю мікроорганізмів. На глибині 4-5 м число мікроорганізмів значно знижується, тому що зменшується кількість живильних речовин і погіршуються умови аерації
У складі мікрофлори ґрунту виділяють наступні групи мікроорганізмів:
бактерії аммоніфікатори, що викликають гниття трупів тварин, залишків рослин, розкладання сечовини з утворенням аміаку й інших продуктів: аеробні бактерії - B. subtіlіs, B. mesenterіcus, Serratіa marcescens; бактерії роду Proteus; гриби роду Aspergіllus, Mucor, Penіcіllіum; анаэробы - C. sporogenes, C. putrіfіcum; уробактерії - Urobacіllus pasteurі, Sarcіna urea, що розщеплюють сечовину;
бактерії, що нітрифікують: Nіtrobacter й Nіtrosomonas ( Nіtrosomonas окисляють аміак до азотистої кислоти, образуя нітрити, Nіtrobacter перетворюють азотисту кислоту в азотну й нітрати); азотфиксирующие бактерії: засвоюють із повітря вільний кисень й у процесі своєї життєдіяльності з молекулярного азоту синтезують білки й інші органічні сполуки азоту, використовувані рослинами; бактерії, що беруть участь у круговороті сірки, заліза, фосфору й інших елементів - серобактерии, железобактерии й т.д. (серобактерии окисляють сірководень до сірчаної кислоти, железобактерии окисляють з'єднання заліза до гідрату окису заліза, фосфорні бактерії сприяють утворенню легко розчинних з'єднань фосфору); бактерії, що розщеплюють клітковину, що викликають шумування (молочнокислі, спиртові, маслянокислые, оцтові, протионовые й ін.).
З виділеннями людини й тварин, з фекально-побутовими стічними водами в ґрунт можуть попадати патогенні й умовно-патогенні мікроорганізми (збудники грибкових захворювань, ботулізму, правця, газової гангрени, сибірської виразки, бруцельозу, лептоспірозу, кишкових інфекцій й ін.).
Фактори, що впливають на якісний і кількісний склад мікроорганізмів ґрунту:
На чисельність мікроорганізмів впливають наступні фактори:
1. Тип ґрунту (тундрова, підзолиста, чорноземна, сіроземна).
Найбільш багаті мікроорганізмами чорноземні ґрунти, у яких до 10% органічних речовин від сухої ваги ґрунту.
В 1 м чорноземного ґрунту більше 3,5 млн мікробних кліток. На мікробний пейзаж у таких ґрунтах впливає рясна рослинність із багатою кореневою системою. Корінь виділяють у ґрунт білкові й азотисті речовини, мінеральні солі, органічні кислоти, вітаміни. У результаті цього навколо корінь створюються ризосфери, тобто скупчення мікроорганізмів.
Мікроорганізми, у свою чергу, впливають на біохімічні процеси в ґрунті, на родючість. Виснажені, гористі й піщані ґрунти бідні мікроорганізмами. У таких ґрунтах органічних речовин 1% від сухої ваги ґрунту.
2.Вологість ґрунту.
У вологих ґрунтах мікроорганізми розмножуються краще, ніж у сухих, але в ґрунтах торф'яних боліт, незважаючи на велику кількість вологи й органічних речовин (до 50%), мікроорганізмів мало, тому що ці ґрунти мають кислу реакцію й у них проявляється антагоністичний вплив мохів.
3. Аерація.
Ґрунти, богаті вологою, погано аеруються. У цих умовах переважають анаероби, а піщані ґрунти аеруються краще, тому в них більше аеробів.
4. Температура ґрунту.
У теплі періоди року мікроорганізмів у багато разів більше, ніж взимку. Взимку розвиток мікроорганізмів припиняється, і вони гинуть. Спостерігаються добові коливання кількості мікроорганізмів у ґрунті. Найбільш сприятлива температура 20-30°С, а при температурі 10°С и нижче розвиток сповільнюється.
5. Адсорбційна здатність ґрунтів.
Найбільша адсорбуюча здатність ґрунтів спостерігається в горноземних (гумусових), вона залежить від змісту в ґрунті мулистих часток, кількості середнього й дрібного пилу, рН ґрунту. Ці ґрунти багаті кальцієм. Характер ґрунтів впливає й на глибину проникнення мікроорганізмів.

1 ... 5 6 7 8 9 10 11 12 13