Какой из космических факторов можно назвать определяющим жизнь на земле экология 10 класс кратко

Обновлено: 04.07.2024

Вопрос 1. Какие космические факторы на ранних этапах развития Земли явились предпосылками для возникновения органических соединений?
На ранних этапах развития Земли органические соединения образовывались из неорганических абиогенным путем. Источником энергии для этих процессов служило ультрафиолетовое излучение Солнца. В атмосфере не существовало ни озона, ни кислорода, поэтому ультрафиолет ничем не задерживался и достигал поверхности планеты. Под его воздействием, а также при участии электрических грозовых разрядов из воды и газов образовывались простейшие органические вещества: формальдегид, глицерин, аминокислоты, мочевина и др.

Вопрос 3. Как образовывались, какими свойствами обладали и в каком направлении эволюционировали коацерваты?
Образование коацерватов было бы невозможно без взаимодействия органических веществ друг с другом и с неорганическими соединениями. В результате такого взаимодействия из жирных кислот и спиртов образовались липиды, из аминокислот — пептиды, из нуклеотидов — нуклеиновые кислоты. Липиды формировали пленки на поверхности водоемов, а белки — растворенные в воде полимерные комплексы. Такие комплексы, сливаясь друг с другом, образовывали коацерваты — структуры, обособленные от остальной массы воды. В первичном океане коацерваты, или коацерватные капли, обладали способностью поглощать различные вещества. В результате этого внутренний состав коацервата претерпевал изменения, что вело или к его распаду, или к накоплению веществ, т. е. к росту и к изменению химического состава, повышающего устойчивость коацерватной капли. Судьба капли определялась преобладанием одного из указанных процессов. Академик А. И. Опарин отмечал, что в массе коацерватных капель должен был идти отбор наиболее устойчивых в данных конкретных условиях. Достигнув определенных размеров, материнская коацерватная капля могла распадаться на дочерние. Дочерние коацерваты, структура которых мало отличалась от материнской, продолжали свой рост, а резко отличавшиеся капли распадались. Продолжали существовать только те коацерватные капли, которые, вступая в какие-то элементарные формы обмена со средой, сохраняли относительное постоянство своего состава. В дальнейшем они приобрели способность поглощать из окружающей среды не всякие вещества, а лишь такие, которые обеспечивали им устойчивость, а также способность выделять наружу продукты обмена. Постепенно увеличивались различия между химическим составом капли и окружающей средой. В процессе длительного отбора (его называют химической эволюцией) сохранились лишь капли, которые при распаде на дочерние не утрачивали особенностей своей структуры, т. е. приобрели свойство самовоспроизведения. Коацерваты обладали некоторыми признаками живого, но для превращений их в первые живые организмы не хватало биологических мембран. Эволюция коацерватов завершилась образованием мембраны, отделяющей их от окружающей среды и состоящей из фосфолипидов.

2 Смотреть ответы Добавь ответ +10 баллов

Ответы 2

губчатая ткань, прилегающая к нижней стороне листа, состоит из 2 – 7 слоев рыхло расположенных клеток неправильной формы. хорошо развитая система межклетников через устьица сообщается с атмосферным воздухом. по межклетникам к фотосинтезирующим клеткам доставляется углекислый газ, и выводятся продукты обмена. клетки губчатого мезофилла содержат значительно меньше хлоропластов, поэтому нижняя сторона листа, как правило, светлее верхней. основные функции губчатого мезофилла – транспирация и газообмен, в меньшей степени – фотосинтез. у растений, живущих в воде, в мезофилле образуются крупные воздухоносные пространства, что превращает эту ткань в аэренхиму.

сосудисто-волокнистый (проводящий) пучок. среди фотосинтезирующих клеток листа располагается сеть разветвленных проводящих пучков. как правило, проводящие пучки листа не имеют камбия, т. е. являются закрытыми. ксилема в пучке расположена ближе к верхней стороне листа, а флоэма – к нижней. крупные проводящие пучки хорошо оснащены механической тканью – склеренхимой, а мелкие – окружены паренхимными клетками, так называемой обкладкой. проводящие пучки, окруженные сопутствующими клетками, называют жилками.

механическая ткань в листьях может не только сопровождать проводящие структуры, но и располагаться отдельными самостоятельными прослойками. у некоторых растений (чай, олива) в листе встречаются отдельные механические клетки-склереиды.

строение и работа устьичного аппарата. устьица растений, как уже было неоднократно сказано, выполняют две основные функции: осуществляют газообмен между внутренними тканями растений и внешней средой; обеспечивают транспирацию (испарение).

устьице состоит из двух специализированных замыкающих клеток и щелевидного отверстия между ними – устьичной щели (рис. 46). к замыкающим клеткам примыкают так называемые побочные (околоустьичные) клетки. под устьицем в мякоти листа расположена воздушная полость. в процессе эволюции у растений выработалось приспособление, регулирующее интенсивность испарения: устьица способны автоматически закрываться или открываться по мере необходимости. изменение размера устьичной щели обусловлено тургорными явлениями.внутреннее строение листа. даже при простой лупы в пластинке листа можно различить четыре типа тканей: покровную (кожицу), основную, проводящую, механическую (рис. 45). анатомическая структура листа формируется одновременно с формированием стебля. поэтому покровы листа являются продолжением покровов молодого стебля, а проводящая система листа входит в проводящую систему стебля. являясь составными частями побега, лист и стебель вместе с почками представляют собой единое целое.

рис. 45. внутреннее строение листа: 1 – верхняя эпидерма; 2 – железистый волосок; 3 – кроющие волоски; 4 – ксилема; 5 – флоэма; б – механические волокна; 7 – колленхима; 8 – обкладочные клетки пучка; 9– устьице; 10 – нижняя эпидерма; 11 – губчатый мезофилл; 12 – столбчатый мезофиллэпидерма (кожица) . снаружи лист покрыт эпидермой , или кожицей. эта покровная ткань состоит из одного ряда живых плотно сомкнутых клеток без межклетников. наружные стенки клеток утолщены и покрыты кутикулой. эпидерма хорошо защищает внутренние ткани листа от высыхания, механических повреждений, проникновения микроорганизмов. защитная функция эпидермы усиливается наличием у многих листьев воскового налета и разнообразных выростов (волосков, шипиков). большинство клеток эпидермиса не содержат хлорофилла, исключение составляют лишь клетки, образующие устьица.

у растений, листья которых растут более или менее горизонтально (большинство деревьев и кустарников нашей страны), устьица находятся в основном на нижней стороне листа. это является одним из приспособлений к более экономному испарению влаги. у вертикально ориентированных листьев устьица располагаются на обеих сторонах (например, у злаков). у водных растений, чьи листья плавают на поверхности воды, устьица находятся в верхней кожице. число устьиц на единицу поверхности листа у разных растений сильно варьирует: от 40 до 300 штук на 1 мм2. основные функции устьиц– газообмен и транспирация.

основная ткань (мезофилл). между двумя слоями эпидермы находится мезофилл (от греч. mesos – средний и phyllon – лист) – основная ассимилирующая ткань (паренхима), образующая мякоть листа. у многих листьев мезофилл дифференцирован на палисадную (столбчатую) и губчатую (рыхлую) ткань.

к верхней эпидерме примыкает столбчатый мезофилл. он состоит из одного-двух рядов узких длинных клеток, расположенных перпендикулярно к кожице и богатых хлорофиллом. основная функция палисадного мезофилла

Исходной основой существования биосферы и происходящих в ней биогеохимических процессов является астрономическое положение нашей планеты, в первую очередь ее расстояние от Солнца и наклон земной оси к плоскости земной орбиты. Это пространственное расположение Земли в основном определяет климат на планете, а последний – жизненные циклы всех существующих на «ей организмов. Основным источником всех геологических, химических и биологических процессов на нашей планете является Солнце. Среди космических факторов особенно серьезное влияние на биосферу оказывают природно-радиационный фон и магнитные поля. Природно-радиационный фон слагается из трех компонентов:

природных радионуклидов (уран, торий);

продуктов их радиоактивного распада, которые находятся во всех элементах земной коры, почве, воде, атмосфере и поглощаются всеми живыми организмами;

высокоэнергетических излучений, попадающих на Землю из космического пространства в виде потока фонового излучения.

Биосфера также погружена в океан электромагнитных полей космического, земного и биогенного происхождения. Практически все процессы жизнедеятельности связаны с электромагнитными полями, диапазон которых лежит в широком интервале длин волн. Многие фундаментальные биологические процессы невозможны без переноса электрических зарядов, вызывающих магнитное поле, поэтому любой организм представляет собой генератор электромагнитных сигналов.

Электромагнитный фон биосферы является эволюционным фактором, который влияет на биологические ритмы. Космические излучения, генерируемые ядром Галактики, нейтронными звездами, ближайшими звездными системами, Солнцем и планетами, пронизывают биосферу и все в ней. В этом потоке разнообразных излучений основное место принадлежит солнечному излучению, которое оказывает постоянное действие на все явления на Земле. -

Еще В.И. Вернадский писал о том, что солнцем в корне переработан и изменен лик Земли, пронизана и охвачена вся биосфера. Более того, сама биосфера является проявлением его излучений. В ней происходит превращение солнечной энергии в новые формы земной свободной энергии (биогеохимическую энергию живого вещества биосферы), которая в корне меняет историю и судьбу нашей планеты. Таким образом, земная жизнь не является чем-то случайным. Напротив, она входит в космопланетарный механизм биосферы.

Более подробно солнечно-земные связи рассмотрел последователь Вернадского, основатель гелиобиологии Александр Леонидович Чижевский. Он отмечал, что все самые разнообразные и разнохарактерные явления на Земле – и химические превращения земной коры, и динамика самой планеты и составляющих ее частей (атмосферы, гидросферы и литосферы) – протекают под непосредственным воздействием Солнца. Оно является основным (наряду с космическими излучениями и энергией радиоактивного распада в недрах Земли) источником энергии, причиной всего на Земле – от легкого ветерка и произрастания растений до смерчей и ураганов и умственной деятельности человека.

Связь между циклами солнечной активности и процессами в биосфере была замечена еще в XVIII в. Тогда английский астроном В. Гершель обратил внимание на связь между урожаями пшеницы и Числом солнечных пятен. В конце XIX в. профессор Одесского университета Ф.Н. Шведов, изучая срез ствола столетней акации, обнаружил, что толщина годичных колец изменяется каждые 11 лет, как бы повторяя цикличность солнечной активности. Но лишь в XX в. удалось понять, что солнечная активность связана с электромагнитными и другими колебаниями мирового пространства. Сделал это Чижевский, который обобщил опыт предшественников и подвел под эти эмпирические данные твердую научную базу. Он считал, что Солнце диктует ритм большинства биологических процессов на Земле, и когда на нем образуется много пятен, появляются хромосферные вспышки и усиливается яркость короны (это характерно для периодов активного Солнца), на нашей планете разражаются эпидемии, усиливается рост деревьев, особенно сильно размножаются вредители сельского хозяйства и микроорганизмы – возбудители различных болезней. Подобное заключение было сделано после изучения наложения друг на друга графиков солнечной активности и активности биосферы.

Человек и космос

Обмен веществ у человека протекает в наследуемом из поколения в поколение циркадном ритме. В настоящее время считается, что около сорока процессов в человеческом организме подчинено строгому циркадному ритму. Например, еще в 1931 г. была установлена цикличность в функционировании печени человека. У людей, ведущих нормальный образ жизни и питающихся три раза в день, в первую половину дня печень выделяет наибольшее количество желчи, которая необходима для переваривания жиров и белков, расходуя запасенный гликоген и превращая его в простые разновидности сахара. Она отдает воду, образуя много мочевины, и накапливает жиры. Во второй половине дня печень начинает усваивать сахара, накапливая гликоген и воду. Объем ее клеток увеличивается в три раза.

На протяжении суток циклично колеблется содержание гемоглобина в крови, максимум его приходится на 11–13 часов, а минимум – на 16–18 часов. Суточным колебаниям подвержено содержание в крови калия, магния, натрия, кальция, железа. Ночью повышается количество солей магния, а в мозговой жидкости – количество солей калия. Оба эти соединения гасят нервно-мышечную возбудимость. По суточному графику работает вегетативная нервная система. Статистика утверждает, что даже рождение и смерть чаще случаются в темную часть суток, около полуночи.

Вся живая природа чутко реагирует на сезонные изменения окружающей температуры, интенсивность солнечного излучения – весной покрываются листвой деревья, осенью листва опадает, затухают обменные процессы, многие животные впадают в спячку и т.д. Человек не является исключением. На протяжении года у него меняется интенсивность обмена, состав клеток тканей, причем эти колебания различны в разных климатических поясах. Так, в южных районах содержание гемоглобина и количество эритроцитов, а также максимальное и минимальное давление крови в холодный период возрастают на 20% по сравнению с теплым временен. А в условиях Севера наибольший процент гемоглобина найден у большинства обследованных жителей в летние месяцы, а наименьший – зимой и в начале весны.

Циклы солнечной активности оказывают свое влияние и на жизнедеятельность человека. Так, обработав материал по вспышкам возвратного тифа в Европейской части России с 1883 по 1917 г., а также данные по холере в России с 1823 по 1923 г. и данные по активности Солнца, Чижевский пришел к выводу, что эти земные явления наступают синхронно с изменениями, происходящими в разных солнечных сферах. На основании построенных им графиков он еще в 1930 г. предсказал, что в 1960– 1962 годах произойдет эпидемическая вспышка холеры, что действительно случилось в странах Юго-Восточной Азии.

То, что состояние солнечной активности небезразлично для жизни на Земле, показывает и увеличение числа случаев заражения чесоткой в 1968 г. и неожиданно подскочившее число заболеваний клещевым энцефалитом и туляремией на вершине максимума векового цикла солнечной активности в 1957 г. (несмотря на проводившуюся вакцинацию населения). Таким образом, мы обнаруживаем явную взаимосвязь человека с растительным и животным миром, в котором все жизненные циклы – заболевания, массовые миграции, периоды бурного размножения млекопитающих, насекомых, вирусов – протекают синхронно с одиннадцатилетними циклами солнечной активности, как и чередование грозовой и спокойной летней погоды, большего и меньшего производства растительной массы и т.д.

Гематологи пришли к выводу, что в годы максимума солнечной активности норма свертывания крови у здоровых людей увеличивается вдвое, а так как у сердечно-сосудистых больных способность крови не свертываться угнетена, то при увеличении солнечных пятен учащаются инфаркты, инсульты. Поэтому сейчас никого не удивляет, когда в СМИ сообщают неблагоприятные дни, в которые люди, больные хроническими заболеваниями, должны вести себя с осторожностью.

Приведенные факты позволяют нам говорить о влиянии космоса на физиологические процессы в отдельном человеческом организме. Но ведь одновременно человек является частью человечества, общественного организма, который также подвержен влиянию солнечной активности. Чижевский попытался установить взаимосвязь одиннадцатилетних солнечных циклов с насыщенностью историческими событиями разных периодов человеческой истории. В результате своего анализа он сделал вывод, что максимум общественной активности совпадает с максимумом солнечной активности: Средние точки течения цикла дают максимум массовой деятельности человека, выражающийся в революциях, восстаниях, войнах, походах, переселениях, являются началами новых исторических эпох в истории человечества. В крайних точках течения цикла напряжение общечеловеческой деятельности военного или политического характера понижается до минимального предела, уступая место созидательной деятельности и сопровождаясь всеобщим упадком политического и военного энтузиазма, миром и спокойной творческой работой. По подсчетам Чижевского, во время минимума солнечной активности социальная активность составляет не более 5%, во время максимума – достигает 60%.

Эти идеи о связи космоса, человека и биосферы, представленные концепциями Вернадского и Чижевского, легли в основу популярной сегодня гипотезы Л.Н. Гумилева о пассионарном толчке, рождающем к жизни новые этносы. Ключевым понятием концепции этногенеза Гумилева является понятие пассионарности, которое он определяет как повышенное стремление к действию. Появление этого признака у человека является мутацией, затрагивающей энергетические механизмы человеческого тела. Пассионарий (носитель пассионарности) становится способным воспринять из окружающей среды энергии больше, чем необходимо для его нормальной жизнедеятельности. Избыток же полученной энергии направляется им в любую область человеческой деятельности, выбор которой определяется конкретными историческими условиями и склонностями самого человека. Пассионарий может стать великим завоевателем (Александр Македонский, Наполеон Бонапарт и т.д.) или путешественником, великим ученым или религиозным реформатором. Появление свойства пассионарности инициируется каким-то редким специфическим космическим излучением, поскольку пассионарные толчки происходят 2–3 раза за тысячелетие. Носители пассио-нарности появляются в зоне следа от этого излучения – в полосе шириной 200–300 км и длиной до половины окружности планеты. Если в зоне этого излучения окажутся несколько народов, живущих в разных ландшафтах, они могут стать зародышем нового этноса.

Таким образом, по Гумилеву, этногенез – процесс энергетический, связанный с расходованием энергии, полученной этносом в момент пассионарного толчка и продолжающийся примерно 1500 лет. При этом этнос проходит ряд стадий в своем развитии, определяющихся уровнем пассионарной энергии. Первые 200–300 лет продолжается фаза подъема. Она связана с экспансией нового этноса, который создают пассионарии, ставящие перед собой задачу создания нового сильного государства и идущих для этого на любые жертвы. Окружающие народы воспринимают новый этнос как общность крайне активных людей, появившуюся как бы вдруг на месте нескольких незначительных племен и активно отстаивающую свои интересы, часто за счет соседей. Примером могут служить все молодые народы: предки современных англичан и французов в IX в., монголы в XII в. и т.д.

Затем наступает акматическая фаза, где пассионарное напряжение достигает высочайшего уровня за счет большого количества пассионариев, которые думают уже не столько об общих целях, сколько о своих личных интересах. Рост индивидуализма в сочетании с избытком пассионарности часто вводит этнос в состояние пассионарного перегрева, когда избыточная энергия, тратившаяся в фазе подъема на бурный рост и экспансию, уходит на внутренние конфликты. Эта фаза, продолжающаяся следующие триста лет, одна из самых тяжелых в жизни этноса, так как это период гражданских войн и культурных потерь. Примером может служить Европа периода феодальной раздробленности, Россия смутного времени.

В конце концов, большая часть пассионариев истребляет друг друга, что вызывает резкое падение уровня пассионарного напряжения в этносе. Это падение связано также с тем, что ушедшие пассионарии замещаются не гармоничными особями (людьми, воспринимающими норму энергии), а субпассионариями – людьми, не способными воспринять даже нормы энергии, необходимой для полноценной адаптации к среде. Люди такого типа хорошо известны – это бродяга, люмпены, бомжи. Эти признаки означают наступление фазы надлома – кризисной фазы, продолжающейся 200 лет.

Культура и порядок в это время бывают столь совершенны, что кажутся современникам непреходящими. Но уровень пассионарного напряжения этноса постепенно снижается, что влечет неизбежный упадок, скрытый вначале за маской процветания, которая сбрасывается после последнего фазового перехода. Важной причиной кризиса обычно бывает резко возросшее воздействие цивилизации на природу, которая в конце концов не выдерживает этой нагрузки. Недаром все крупнейшие цивилизации древности оставили после себя в прямом смысле слова пустыни, занявшие место прежних плодородных земель (Вавилон, Египет и др.). Наступает фаза обскурации – старости этноса. Это происходит, когда возраст этноса составляет 1100 лет. В фазу обскурации пассионарное напряжение падает до отрицательных величин за счет появления значительного числа субпассионариев, что делает невозможной любую конструктивную деятельность, - этнос существует за счет прежних запасов. В результате общественный организм начинает разлагаться: фактически узаконивается коррупция, распространяется преступность, армия теряет боеспособность, к власти приходят циничные авантюристы, играющие на настроениях толпы. Численность этноса и его территория значительно сокращаются, он может легко стать добычей более пассионарных соседей. Классический пример – Рим эпохи поздней империи, Китай с XVII в., Русь перед нашествием татаро-монголов.

Фаза обскурации предшествует гибели этнической системы или ее переходу к состоянию гомеостаза, которого может достичь лишь незначительная здоровая часть этноса. Иногда бывает возможна фаза регенерации – временное восстановление этнической системы после обскурации за счет сохранившейся на окраинах ареала обитания этноса пассионарности. Примером может служить Византия в последний период своей истории. После падения Константинополя в 1204 г. под натиском крестоносцев казалось, что великая империя погибла безвозвратно, от нее остался крохотный обломок – Никейская империя, окраина прежней Византии. Но именно из нее через 50 лет смогла возродиться византийская империя, которая, правда, была только тенью прежней великой Византии, но она просуществовала еще 200 лет. Это смогло произойти только за счет того, что в фазе обскурации именно на окраине ареала обитания этноса сохранилась повышенная пассионарность.

Но в любом случае, это короткий всплеск активности накануне завершения процесса этногенеза, которым является мемориальная фаза. В этой фазе этническая система уже утеряла пассионарность, и лишь отдельные ее члены продолжают сохранять культурную традицию прошлого. Память о героических деяниях предков живет в фольклоре и легендах.

После динамических фаз этногенеза уцелевшие люди не становятся хуже, слабее или глупее прежних. Изменяются не люди, а этническая системная целостность. Раньше рядом с обычным большинством были пассионарии, многим мешавшие, но придававшие этносу сопротивляемость и стремление к переменам. Агрессивность этнической системы исчезает, но снижается и ее резистентность (сопротивляемость). А это значит, что вместо приобретений происходят только утраты.

Дальше все зависит от соседей. Если они не будут нападать, то остатки этноса будут продолжать меняться, превращаться в милых, свободных людей, гостеприимных и доброжелательных. Они продолжают терять память о прошлом, а вместе с ней и ощущение времени. На конечном этапе они просто ограничиваются констатацией смены времен года и даже просто дня и ночи. Так живут чукчи – прекрасные охотники, обладающие развитой мифологией. Сходную картину демонстрируют племена Центральной Африки, члены которых не знают даже, сколько им лет (притом, что они прекрасно ориентируются в джунглях). Но эти этносы живут в контакте с более пассионарными соседями, которые держат их в форме. Если же этого не будет, то остатки этноса могут просто вымереть из-за отсутствия желания жить. Такие этносы живут сегодня в некоторых заповедниках.

Переход от мемориальной фазы к законченной форме этнического гомеостаза имеет плавный характер и выглядит как постепенное забвение традиций прошлого. Жизненный цикл повторяется из поколения в поколение, система сохраняет равновесие с ландшафтом, не проявляя каких-либо форм целенаправленной активности. Этнос в это время состоит почти целиком из гармоничных людей – достаточно трудолюбивых, чтобы обеспечить всем себя и свое потомство, но лишенных потребности и способности что-либо менять в жизни.

В таком состоянии этнос может существовать неограниченно долго, если только не станет жертвой агрессии, стихийного бедствия или не будет ассимилирован. Так живут народы Австралии, Крайнего Севера, пигмеи Центральной Африки.

Новый цикл развития может быть вызван лишь очередным пассионарным толчком, при котором возникает новая пассионарная популяция. Но она не реконструирует старый этнос, а создает новый, давая начало очередному витку этногенеза – процессу, благодаря которому человечество не исчезает с лица Земли.

Основные понятия: абиотический фактор, биоритмы, ионизирующее излучение.

Учебные пособия: учебник “Общая биология. 10 – 11 классы” (Авторы Захаров В.Б., Мамонтов С.Г., Сонин В.И.)

Предварительная подготовка: разбить класс на группы, за 1-2 недели дать опережающее задание – подобрать соответствующий материал к отдельным вопросам новой темы.

Тип: Урок ознакомления с новым материалом.

1. Организационный момент.

2. Актуализация опорных знаний.

– Что называют средой обитания?

– Как отличаются условия существования организмов в каждой из известных сред?

– Как возникла жизнь на Земле?

– Что является движущей силой эволюции органического мира?

– Почему происходили массовые вымирания организмов?

3. Получение новых знаний.

* Представители каждой группы выступают по очереди согласно плану, написанному на доске. Школьники после краткого обсуждения заносят новые данные в таблицу в тетради:

Космический фактор	Воздействие на живые организмы
	положительное	отрицательное
1.
2…

Расстояние от Солнца до центра Галактики составляет 23-28 тыс. световых лет, Солнце расположено ближе к окраине диска, чем к его центру. Наша планета в течение миллиардов лет не испытывала влияния космических катаклизмов. Может быть, именно поэтому на Земле могла зародиться и сохраниться жизнь.

Космическое излучение открыл в 1912 г. В. Гесс, установивший, что ионизация воздуха на большой высоте превышает таковую на уровне моря. Он предположил, что причиной этого является поток элементарных частиц очень высокой энергии, попадающих на Землю из мирового пространства. Они взаимодействуют с ядрами атомов атмосферы, в столкновениях с ними теряют энергию, и порождают новую группу элементарных частиц, также обладающих высокой энергией и скоростью.

Спектр падающего на Землю космического излучения включает все диапазоны электромагнитных волн. Однако земная атмосфера полностью пропускает излучение лишь в оптическом диапазоне – от 0.3 мкм до 1.5-2 мкм, и в радиодиапазоне – от 1 мм до 15-30 м (не считая узких полос в ИК-области от 2 до 8 мкм). Размеры “макроскопических” живых организмов на Земле – от 1 мм до 30 м, а размеры бактерий – от 0.4 до 5 мкм.

* Существует гипотеза, что в живых организмах, наряду с обычными органами чувств, имеется специальный орган, обеспечивающий взаимодействие организма с окружающей электромагнитной средой – биоинформационная система (БИС).

Как правило, источники гамма-всплесков находятся за пределами нашей Галактики. По мнению астрофизика Э. Мелотта (Канзасский университет), мощный выброс гамма-излучения, произошедший на относительно малом расстоянии от Земли и направленный в нашу сторону, вызвал гибель большинства тогдашних обитателей планеты. По мнению Д. Скейло и К. Уиллера (Техас), гамма-всплески оказывают заметное влияние на биосферу нашей планеты приблизительно каждые пять миллионов лет.

В ордовикском периоде (начало – 490-500 млн. лет назад, длительность – около 60 млн. лет) господствовали бактерии. Пышного развития достигают сине-зелёные водоросли, известковые зелёные и красные водоросли, обитавшие в тёплых морях на глубине до 50 м.. Судя по остаткам спор и находкам отпечатков стеблей, были представители наземной растительности. Появились бесчелюстные позвоночные. На мелководье жили трилобиты, брахиоподы, иглокожие, мшанки, губки, различные моллюски, кораллы и другие кишечнополостные организмы. Но вскоре произошли глобальные климатические изменения, которые привели к вымиранию 60% видов существовавших тогда морских организмов. (“Ордовикское или ордовикско-силурское вымирание”).

Гамма-всплески – масштабнейшие космические катастрофы, сопровождающиеся мощными выбросами энергии. Э. Мелотт полагает, что именно такой всплеск стал причиной массового вымирания древних моллюсков и внезапного наступления ледникового периода, который, скорее всего, был вызван внешними причинами. Мощный поток гамма-излучения бомбил атмосферу Земли, расщепляя молекулы кислорода и азота на атомы, которые соединились, образуя токсичный газ бурого цвета – диоксид азота (NO₂). По мнению Мелотта, его образовалось достаточное количество, чтобы перекрыть поступление солнечного света к Земле на 50%. К тому же, NO₂ разрушает озоновый слой, а ультрафиолетовому излучению помехой не является.

Догадку Мелотта подтверждают исследования палеонтологов. В частности, специалист по древним членистоногим Брюс Либерман (Канзас) и его коллеги обнаружили, что на конец Ордовикского периода приходится время массового вымирания тех существ, которые проводили большую часть жизни на суше или в планктоне у поверхности мирового океана. Обитатели морских глубин пострадали существенно меньше.

Это самый мощный источник различных форм энергии, оказывающих влияние на Землю. Внутри Солнца происходят термоядерные реакции, в результате которых возникают электромагнитные излучения широкого диапазона. Периодически на поверхности появляются очаги повышенной активности в виде пятен и протуберанцев – результат мощных взрывов, которым сопутствует выброс элементарных частиц.

Непрерывное расширение верхней части солнечной атмосферы сопровождается корпускулярным излучением. Скорость этого расширения по мере удаления от Солнца увеличивается. На расстоянии нескольких десятков солнечных радиусов оно достигает 400 км/с. Этот так называемый спокойный солнечный ветер содержит небольшое количество энергии. Вместе с тем он играет значительную роль в передаче к Земле возмущений, обусловленных явлениями солнечной активности.

В результате воздействия солнечного ветра меняется магнитное поле Земли, в котором в естественных условиях находятся все животные. Эти изменения различны в разные сезоны и максимальны осенью и весной. Магнитное поле Земли оказывает влияние на способность насекомых и птиц ориентироваться в пространстве. Магнитные бури сбивают и суточные ритмы насекомых, ритмы их активности. [4]

В начальные периоды существования Земли в атмосфере отсутствовал кислород, и ультрафиолетовое излучение с длиной волны от 180 до 300 нм беспрепятственно доходило до земной поверхности. Тогда и появились первые вирусы подобных размеров. Возможно, они были первыми переходными строительными элементами при становлении биосферы. Обогащение атмосферы Земли кислородом привело к тому, что атмосфера стала непрозрачна для излучения с длиной волны меньше 300 нм, и вирусы в этих условиях, по мнению многих авторов, должны были бы исчезнуть. Возможно, именно это обстоятельство привело к тому, что вирусы в борьбе за существование “спрятались” внутрь формирующихся клеток и погрузились в анабиоз. При определенных условиях они “оживают” и впрыскивают молекулы ДНК или РНК в клетку, обеспечивая мутагенез. [1]

Активность Солнца по отношению к Земле периодически изменяется. Различают следующие циклы солнечной активности: суточные, годовые, 5-6-летние, 11-летние, 80-

90-летние и многовековые. Периоды максимальной активности приходятся на 7-17 лет, минимальной – на 9-14 лет. Во время солнечных вспышек наблюдаются интенсивные всплески радиоизлучения в определённых диапазонах. В эти же периоды наблюдаются необъяснённые пока массовые миграции животных соответствующих размеров. К таким миграциям может приводить нарушение электромагнитного фона в среде обитания.

Самая мощная солнечная буря за всю историю наблюдений Солнца произошла в 1859 г. – Каррингтоновский шторм – в честь британского астронома-любителя Ричарда Каррингтона (1826–1875), наблюдавшего в ночь с 31 августа на 1 сентября гигантский факел на поверхности Солнца. С тех пор неоднократно подтверждалось, что геомагнитные бури – это реакция магнитного поля земли на солнечный ветер. [3]

В последующие полтора столетия исследования солнечной активности приносили новые подтверждения интенсивных солнечно-земных связей. Широко известны работы советского биолога Александра Леонидовича Чижевского (1897–1964), который, проанализировав статистические данные, обнаружил связь максимумов солнечной активности и массовых катаклизмов на Земле – войн, эпидемий, революций. Отсюда он сделал вывод, что солнечная активность играет ключевую роль и в социальных процессах. Своему открытию Чижевский посвящал не только научные статьи, но и стихи:

И вновь и вновь взошли на Солнце пятна,
И омрачились трезвые умы,
И пал престол, и были неотвратны
Голодный мор и ужасы чумы…

…И жизни лик подёрнулся гримасой,
Метался компас, буйствовал народ,
А над Землёй и над людскою массой
Свершало Солнце свой законный ход… (1921)

Гелиобиология – раздел биофизики, изучающий влияние изменений активности Солнца на земные организмы. Тесно связана с другими отраслями биологии, с медициной, астрономией и физикой. Основные задачи – выяснить, какие факторы активности Солнца влияют на живые организмы и каковы характер и механизмы этих влияний. Основоположник – советский физик А. Л. Чижевский (его первая работа в этой области вышла в 1915 г.), однако на связь между колебаниями активности Солнца и многими проявлениями жизнедеятельности у обитателей Земли указывали до него шведский учёный С. Аррениус и др.

Часть солнечной энергии достигает атмосферы Земли в виде рассеянной радиации. В северных широтах уровень радиации повышается в апреле – мае, в южных – в марте – апреле, что связано с высотой Солнца и прозрачностью атмосферы. В течение суток максимум радиации приходится на полдень. Исходя из данных о солнечной активности, можно прогнозировать погоду и размножение вредителей на разных участках Земли, и принимать меры. Так, в 1958 г. Н.С.Щербаков предсказал размножение саранчи и её залёт на территорию Туркмении, что позволило быстро ликвидировать последствия. В основе такого массового размножения вредителей лежат изменения климатических факторов, связанных с солнечной активностью. Установлено влияние изменений солнечной активности на рост годичных слоев деревьев и урожайность зерновых.

В эпохи максимума солнечной активности наблюдались наиболее мощные подходы амурской горбуши для нереста. На основании своих исследований динамики природных процессов в зависимости от солнечной активности, Бирман в 1957 г. предсказывал, что в ближайшие 10 лет запасы кеты без применения энергичных мер резко уменьшатся. Действительно, после максимума 1957 г. это произошло. Д.И.Маликов на основании многочисленных экспериментов пришёл к выводу, что от солнечной активности и погоды зависит состояние половой функции производителей и изменчивость живого веса потомства. Анализ данных за последние 200 лет показал следующее:

– приплод кобылок и жеребчиков орловской и русской рысистой пород разный в годы с

разной солнечной активностью;

– в эти годы меняется численность развивающихся на воле соболей со светлой и тёмной окраской. Таким образом, космические факторы оказывают непосредственное влияние на генофонд и многие стороны физиологических функций организма животных.

Ультрафиолетовое лучи способствуют загару – образованию пигмента меланина, который защищает кожу от излишней радиации, обладают способностью вырабатывать витамин D (участвует в обмене фосфора и кальция, необходимый для придания плотности костям и для нормальной деятельности нервной и мышечной систем).

Умеренное ультрафиолетовое облучение повышает иммунные свойства кожи и крови, активизирует функции вегетативной нервной системы и желёз внутренней секреции. Это обусловлено повышением ферментативной активности и интенсификацией обмена веществ. Периодическое УФ-облучение организма умеренными дозами приводит к оздоровлению: увеличиваются его адаптивные возможности, повышается умственная и физическая работоспособность. У жителей Севера при продолжительном отсутствии ультрафиолетовых лучей часто развивается солнечное “голодание”, которое снижает приспособляемость организма к окружающей среде.

НО – следует помнить, что при длительном воздействии УФИ появляются ожоги: клетки эпидермиса повреждаются, что ведёт к образованию продуктов клеточного распада, которые всасываются в кровь, отрицательно воздействуя на организм. Продолжительное УФ-облучение может привести к возникновению опухолей кожи и внутренних органов.

Атмосфера Земли служит барьером для жёсткого ультрафиолетового и рентгеновского излучения, однако она прозрачна в узком участке электромагнитного спектра. Эту область живые организмы воспринимают как свет.

Видимые лучи Солнца имеют длину волны от 380 до 760 нм. Они создают наибольшую величину освещённости, несмотря на то, что часть их рассеивается или отражается. Биологическое значение световой радиации для человека прежде всего состоит в возможности зрительных восприятий. Световые лучи проникают в тело на глубину около 2,5 см. Одним из важнейших следствий периодического изменения освещенности является создание биологических ритмов. Они способствуют чередованию активной деятельности и восстановительных процессов.

Биологические ритмы – это более или менее регулярные изменения характера и интенсивности биологических процессов, которые можно наблюдать в отдельных клетках, тканях и органах, в целых организмах и в популяциях. Способность к таким изменениям жизнедеятельности передается по наследству и обнаружена практически у всех живых организмов.

Биоритмы подразделяются на физиологические и экологические. Физиологические ритмы, как правило, имеют периоды от долей секунды до нескольких минут (ритмы биения сердца и артериального давления). Период экологических ритмов сравнительно постоянен, закреплен генетически. Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей среды. К ним относятся суточные, сезонные (годовые), приливные и лунные ритмы. Благодаря экологическим ритмам, организм ориентируется во времени и заранее готовится к ожидаемым условиям существования. Естественный механизм, определяющий все ритмы живых организмов, – это смена дня и ночи, света и темноты. Природа снабдила организмы устройством, способным воспринимать световую информацию и преобразовывать её в сигналы, управляющие ритмами организма. [6]

– Инфрадианные ритмы: длительностью больше суток. Примеры: впадение в зимнюю спячку (животные), менструальные циклы у женщин (человек).

– Циркадианные (околосуточные) ритмы: врождённые, обусловлены свойствами самого организма. Это видоизменение суточного ритма с периодом 24 часа, имеет наибольшее значение для организма. Понятие ввёл в 1959 г. Халберг. Период циркадианных ритмов длится у растений 23-28 часов, у животных 23-25 часов. ЦР обнаружены у всех представителей животного царства и на всех уровнях организации. Суточным колебаниям оказались подвержены содержания различных веществ в тканях и органах, например, глюкозы, натрия и калия в крови, плазмы и сыворотки в крови, гормонов роста и др., чувствительность организма к разнообразным факторам внешней среды и переносимость функциональных нагрузок. У человека выявлено около 500 функций и процессов, имеющих циркадианную ритмику.

Расстояние от Земли до естественного спутника меняется от 356 до 408 тыс. км. в

течение периода обращения Луны, который составляет 27,3 суток. Вследствие влияния Солнца орбита Луны периодически изменяется. Раз в несколько лет бывает, что Луна подходит к перигею в полнолуние, и находится особенно близко к Земле.

С Луной связаны приливы и отливы в морях и океанах и другие периодические явления. Воздействие Луны на земные процессы может быть связано с её прохождением в полнолуние через магнитосферный шлейф нашей планеты, что увеличивает амплитуду магнитных пульсаций и возмущенность магнитного поля. Луна вокруг Земли движется по эллиптической орбите. Перигей – ближайшая к Земле точка этой орбиты, а апогей – наиболее удалённая.

* Перигей “суперлуние” – 19 марта 2011 г. расстояние до Луны составило 356 574 км 965 м. Ещё более близкий перигей будет 14 ноября 2016 г. Рекордный “суперперигей” за последние 400 лет произошёл в январе 1912 г. – Луна приблизилась к Земле на 200 км ближе, чем в 2011 г. [5]

Лунные ритмы соответствуют по циклу фазам Луны (29.53 суток) или лунным суткам (24.8 часов). Влияют на отлив и прилив морей и океанов. Лунные ритмы хорошо заметны у морских растений и животных (сроки массового размножения мечехвостов, кораллов, кальмаров и т.п.), наблюдаются при культивировании микроорганизмов. Существует зависимость между лунными ритмами и женским половым циклом, который соответствует лунному месяцу. Полагают, что фазы луны сказываются на статистике деторождения. Психологи отмечают, что лунный свет действует на нервно-психическую сферу человека и может вызывать определенные отклонения, особенно в полнолуние.

4. Первичная проверка усвоения знаний (опрос).

– Какой из космических факторов наиболее важен для растений? животных? человека?

– Является ли воздействие космических факторов на организмы актуальным в наше время?

1. Узнали ли вы на уроке что-то новое для себя? (оцените по 5-балльной системе)
2. Какие факты вызвали наибольший интерес?
3. Как, по-вашему, имеет ли полученная информация практическое значение?

Читайте также: