Παραδόσεις του μαθήματος3lyk-ilioup.att.sch.gr/viologia/files/2-gp.pdf · Ο...

Παραδόσεις του μαθήματος

Επιμέλεια: Γιάννης Αργύρης Βιολόγος - M.Sc.

Καθηγητής 3ου Γεν. Λυκ. Ηλιούπολης

Βιολογία γενικής παιδείας τάξη Γ΄

Άνθρωπος και περιβάλλον

Κεφάλαιο 2ο

3ο ε. λ. Ηλιούπολης επιμέλεια: Αργύρης Γιάννης 3

1. Οικολογία είναι η επιστήμη που μελετά τις σχέσεις των οργανισμών με τους αβιοτικούς παράγοντες καθώς και με τους υπόλοιπους οργανισμούς που ζουν και αναπτύσσονται στον ίδιο χώρο (βιότοπο).

2. Οικοσύστημα είναι ένα σύστημα μελέτης που αποτελείται από τους βιοτικούς και τους αβιοτικούς παράγοντες μιας περιοχής καθώς και από το σύνολο των αλληλεπιδράσεων που αναπτύσσονται μεταξύ τους.

Οι αβιοτικοί περιλαμβάνουν το κλίμα, διαθεσιμότητα θρεπτικών στοιχείων, τη σύσταση του εδάφους, την αλατότητα του νερού κ. ά.

Οι βιοτικοί παράγοντες περιλαμβάνουν τους παραγωγούς, τους καταναλωτές και τους αποικοδομητές.


1. Παραγωγοί είναι οι οργανισμοί που έχουν την ικανότητα της φωτοσύνθεσης (δέσμευση της ηλιακής ενέργειας από τον ήλιο και μετατροπή της σε χημική CO2 + H2O → C6H12O6 + O2 ) αποκαλούμενοι επίσης και αυτότροφοι. Σ’ αυτούς περιλαμβάνονται οι πολυκύτταροι φυτικοί οργανισμοί, τα φύκη και τα κυανοβακτήρια.

2. Καταναλωτές είναι οι οργανισμοί οι οποίοι τρέφονται με φυτικούς ή άλλους ζωικούς οργανισμούς. Ανάλογα με τα «βήματα» της απόστασης από τους παραγωγούς διακρίνονται σε καταναλωτές Ιης, ΙΙης, ΙΙΙης τάξης.

• Οι Ιης τάξης είναι τα φυτοφάγα ζώα ή ζωοπλαγκτόν. • Οι ΙΙης τάξης είναι τα σαρκοφάγα ζώα που τρέφονται με φυτοφάγα. • Οι ΙΙΙης τάξης είναι τα σαρκοφάγα που τρέφονται με άλλα

σαρκοφάγα


1. Είδος είναι οργανισμοί που διασταυρώνονται μεταξύ τους και παράγουν γόνιμους απογόνους.

2. Πληθυσμός είναι άτομα του ίδιου είδους που ζουν στον ίδιο βιότοπο.

3. Βιοκοινότητα είναι το σύνολο των διαφορετικών πληθυσμών που ζουν σε ένα βιότοπο καθώς και οι τροφικές σχέσεις που αναπτύσσονται μεταξύ τους.

4. Βιότοπος είναι ο χώρος στον οποίο ζει και αναπτύσσεται ένας πληθυσμός ή μια βιοκοινότητα.

3. Αποικοδομητές είναι μικροοργανισμοί στους οποίους ανήκουν τα βακτήρια του εδάφους και οι μύκητες που τρέφονται με τη νεκρή οργανική ύλη (φύλλα, καρπούς, απεκκρίσεις, τρίχες, σώματα νεκρών οργανισμών,…).

Ο ρόλος των αποικοδομητών είναι πολύ σπουδαίος καθώς μετατρέπουν την νεκρή οργανική ύλη σε ανόργανη ώστε να είναι και πάλι διαθέσιμη στους φυτικούς οργανισμούς.


Όρια οικοσυστήματος: Ένα οικοσύστημα μπορεί να είναι μια γλάστρα με ένα φυτό ή ολόκληρη η βιόσφαιρα. Η οριοθέτηση του οικοσυστήματος σε γενικές γραμμές θεωρείται αυθαίρετη, αλλά απαραίτητη για τη μελέτη του.

Ισορροπία οικοσυστημάτων: Ένα οικοσύστημα διαθέτει μηχανισμούς αυτορρύθμισης με τους οποίους καταφέρνει να επαναφέρει την ισορροπία στις σχέσεις μεταξύ των βιοτικών και αβιοτικών παραγόντων.

Ποικιλότητα: Ο όρος αναφέρεται στα διαφορετικά είδη που υπάρχουν σε ένα οικοσύστημα. Όσα οικοσυστήματα παρουσιάζουν μεγάλη ποικιλότητα, διαθέτουν μεγαλύτερη ικανότητα επαναφοράς της ισορροπίας του ύστερα από κάποια μεταβολή, λόγω μεγαλύτερης ποικιλίας σχέσεων μεταξύ των βιοτικών τους παραγόντων.


Τροφικές σχέσεις-Ροή ενέργειας

1. Ποιοτικές τροφικές σχέσεις

Τροφική αλυσίδα Τροφικό πλέγμα

2. Ποσοτικές τροφικές σχέσεις

Τροφική πυραμίδα βιομάζας

Τροφική πυραμίδα ενέργειας

Τροφική πυραμίδα πληθυσμού


ΤΡΟΦΙΚΗ ΑΛΥΣΙΔΑ

ΦΥΤΟΠΛΑΓΚΤΟΝ

ΖΩΟΠΛΑΓΚΤΟΝ

ΨΑΡΙΑ

ΥΔΡΟΒΙΑ ΠΤΗΝΑ


ΤΡΟΦΙΚΟ ΠΛΕΓΜΑ

ΠΟΩΔΗ ΦΥΤΑ ΒΕΛΑΝΙΔΙΑ ΠΕΥΚΟ

ΣΑΛΙΓΚΑΡΙΑ

ΔΡΥΟΚΟΛΑΠΤΗΣ

ΜΕΛΙΓΚΡΑ ΠΕΤΑΛΟΥΔΕΣ

ΒΑΤΡΑΧΟΙ

ΠΟΝΤΙΚΟΙ

ΦΙΔΙΑ ΚΟΥΚΟΥΒΑΓΙΑ

ΚΑΜΠΙΑ

ΚΟΤΣΥΦΑΣ


Αν για κάποιο λόγο χρησιμοποιηθεί εντομοκτόνο

στο οικοσύστημα θα παρατηρηθούν μεταβολές

όπως ….




ΔΡΥΟΚΟΛΑΠΤΗΣ ΒΑΤΡΑΧΟΙ

ΠΟΝΤΙΚΟΙ


ΚΟΤΣΥΦΑΣ




ΠΟΝΤΙΚΟΙ


ΚΟΤΣΥΦΑΣ

Αλλά και …


Τροφικές πυραμίδες

φυτοπλαγκτόν

ζωοπλαγκτόν

ψάρια

γλάροι 103 kJ

104 kJ

105 kJ

106 kJ

1. ενέργειας 2. βιομάζας

φυτοπλαγκτόν

ζωοπλαγκτόν

ψάρια

γλάροι 105 kg

106 kg

107 kg

108 kg


Είδη τροφικών πυραμίδων


Πυραμίδες κανονικές (ενέργειας – πληθυσμού)


Πυραμίδες πληθυσμού (ανεστραμμένες)

3ο ε. λ. Ηλιούπολης 17 επιμέλεια: Αργύρης Γιάννης

Απώλειες ενέργειας 1. Απώλειες λόγω κυτταρικής αναπνοής 2. Κάποιοι οργανισμοί πεθαίνουν πριν καταναλωθούν

από άλλους. 3. Δεν τρώγονται όλοι οι οργανισμοί. 4. Απεκκρίσεις, περιττώματα, νεκρά φύλλα,… αποτελούν κατά μέσο όρο το 90% της ενέργειας κάθε

τροφικού επιπέδου.


Βιογεωχημικοί κύκλοι

κύκλος του άνθρακα. κύκλος του αζώτου . κύκλος του νερού.


Ι. Βιογεωχημικός κύκλος του άνθρακα

CO2 της ατμόσφαιρας

ΠΠΑΑΡΡΑΑΓΓΩΩΓΓΟΟΙΙ ΚΚΑΑΤΤΑΑΝΝΑΑΛΛΩΩΤΤΕΕΣΣ

11ηηςς ΤΑΞΗΣ

ΑΑΠΠΟΟΙΙΚΚΟΟΔΔΟΟΜΜΗΗΤΤΕΕΣΣ

ΚΚΑΑΤΤΑΑΝΝΑΑΛΛΩΩΤΤΕΕΣΣ 22ηηςς ΤΑΞΗΣ

ΚΚΑΑΤΤΑΑΝΝΑΑΛΛΩΩΤΤΕΕΣΣ 33ηηςς ΤΑΞΗΣ

CO2 CO2

CO2 CO2


Παρέμβαση του ανθρώπου

1. Καύσης στερεών, υγρών και αερίων καυσίμων. 2. Καταστροφής δασών (πυρκαγιές, αποψίλωση,

υλοτόμηση,…) Οδηγούν σε αύξηση του φαινομένου του

θερμοκηπίου


ΙI. Ο κύκλος του αζώτου

1. Αζωτοδέσμευση

α. Ατμοσφαιρική (10%)

Το άζωτο και το οξυγόνο της ατμόσφαιρας σχηματίζουν νιτρικά ιόντα με τη βοήθεια της ενέργειας των κεραυνών και των αστραπών.

Ν2 + Ο2 ΝΟ3-

Το άζωτο και οι υδρατμοί της ατμόσφαιρας σχηματίζουν αμμωνία με τη βοήθεια της ενέργειας των κεραυνών και των αστραπών.

Ν2 + Η2Ο ΝΗ3


β. Βιολογική (90%)

Το άζωτο προσλαμβάνεται από αζωτοδεσμευτικά βακτήρια, (συμβιωτικά με ψυχανθή φυτά και άλλα) σχηματίζοντας νιτρικά ιόντα. Τα βακτήρια αυτά ζουν σε φυμάτια στις ρίζες των ψυχανθών φυτών.

Ν2 αζωτοδεσμευτικά βακτήρια ΝΟ3-

Τα ψυχανθή φυτά είναι το τριφύλι, η σόγια, το μπιζέλι, η φακή, τα φασόλια, τα ρεβύθια, η φάβα…

Ονομάστηκαν έτσι επειδή τα άνθη τους μοιάζουν με πεταλούδα (ψυχή).


Φυμάτια αζωτοδεσμευτικών βακτηρίων σε ρίζες ψυχανθών.


Τα νιτρικά ιόντα προσλαμβάνονται από τους παραγωγούς προκειμένου να συνθέσουν τις αζωτούχες ενώσεις τους. (π.χ. πρωτεΐνες, DNA, RNA,…).

Οι αζωτούχες ενώσεις διακινούνται μέσω των τροφικών αλυσίδων και καταλήγουν σε νεκρή οργανική ύλη, καθώς επίσης απεκκρίσεις και περιττώματα.

αποικοδομητές

Αζωτούχες οργανικές ουσίες ΝΗ3


2. Νιτροποίηση

Οι αζωτούχες ενώσεις από την νεκρή οργανική ύλη (παραγωγών και καταναλωτών) καθώς και τα περιττώματα και εκκρίσεις των καταναλωτών μετατρέπονται από τους αποικοδομητές σε αμμωνία ΝΗ3.

Η αμμωνία αυτή όπως και αυτή που πέφτει λόγω κατακρημνίσεων από την ατμοσφαιρική αζωτοδέσμευση, οξειδώνεται από τα νιτροποιητικά βακτήρια σε νιτρικά ιόντα.

Τα νιτρικά αυτά ιόντα είναι διαθέσιμα στους παραγωγούς.


3. Απονιτροποίηση

Μέρος των νιτρικών ιόντων υφίστανται απονιτροποίηση λόγω δράσης των απονιτροποιητικών βακτηρίων ολοκληρώνοντας τον κύκλο του αζώτου. Δηλαδή τα νιτρικά ιόντα μετατρέπονται σε μοριακό άζωτο που επιστρέφει στην ατμόσφαιρα.

Βιογεωχημικός κύκλος του αζώτου

Ν2

ΖΩΑ

ΑΠΟΙΚΟΔΟΜΗΤΕΣ βακτήρια του εδάφους & μύκητες

ΝΗ3 νιτροποιητικά βακτήρια

απον

ιτρο

ποιη

τικά

βα

κτήρ

ια

ΝΟ3-

ΦΥΤΑ ΨΥΧΑΝΘΗ ΦΥΤΑ

αζωτοδεσμευτικά βακτήρια (συμβιωτικά)

βιολ

ογικ

ή αζ

ωτο

δές.

ατμο

σφ.α

ζωτο

δές.

απονιτροποίηση.



Παρέμβαση του ανθρώπου

1. Χρήση κοπριάς 2. Αμειψισπορά 3. Αγρανάπαυση 4. Χρήση λιπασμάτων Τα λιπάσματα οδηγούν σε αύξηση του φαινομένου

του ευτροφισμού


ΙΙΙ. Ο κύκλος του νερού

Ο κύκλος του νερού πραγματοποιείται με: i. Εξάτμιση των επιφανειακών υδάτων (λίμνες,

ωκεανοί, ποταμοί,…) ii. Επιδερμική εξάτμιση από φύλλα των φυτών και

δέρμα των ζώων iii. Διαπνοή των φυτών. iv. Κατακρημνίσεις (βροχή, χιόνι, χαλάζι,…)


ΧΕΡΣΑΙΑ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΥΔΑΤΙΝΑ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΥΔΡΑΤΜΟΙ (Η2Ο) ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ

απομακρύνεται με την επιφανειακή απορροή

κατακρημνίσεις (βροχή, χιόνι, χαλάζι

ΣΧΗΜΑΤΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΤΟΥ ΚΥΚΛΟΥ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ

ΕΔΑΦΟΣ

H2O

απορροφάται από φυτά εισχωρεί στο υπέδαφος (στο σύστημα υπογείων

υδάτων)

ΧΕΡΣΑΙΑ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΥΔΑΤΙΝΑ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΥΔΡΑΤΜΟΙ (Η2Ο) ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ

απομακρύνεται με την επιφανειακή απορροή

κατακρημνίσεις (βροχή, χιόνι, χαλάζι

ΕΔΑΦΟΣ

απορροφάται από φυτά

εισχωρεί στο υπέδαφος

(στο σύστημα υπογείων υδάτων)


Ο κύκλος του νερού είναι απλός πάνω από ωκεανούς, ενώ

είναι πιο σύνθετος πάνω από χερσαία οικοσυστήματα.

Η διαδρομή του νερού στα χερσαία οικοσυστήματα μπορεί να

είναι:

a. Προς υπόγεια νερά

b. Κατακράτηση από το ριζικό σύστημα των φυτών

c. Απορροή προς λίμνες και θάλασσα.


CO2

CO2 O2

O2

H2O

Ανοικτό στόμα

Μέσω κυτταρικής αναπνοής

Μέσω φωτοσύνθεσης

Μέσω διαπνοής

Διαδικασίες που παρατηρούνται κατά το άνοιγμα των στομάτων των φύλλων


Είναι η αποβολή από τα στόματα των φύλλων, του νερού που έχει προσλάβει το φυτό από το έδαφος με τις ρίζες του.

Διαπνοή


Διαπνοή: είναι η κινητήρια δύναμη με την οποία εξασφαλίζεται η συνεχής τροφοδοσία του φυτού με θρεπτικά συστατικά.


Ερημοποίηση: είναι η μετατροπή ενός κανονικού οικοσυστήματος σε ερημικό.

Ερημοποίηση Πυρκαγιά σε μεσογειακά οικοσυστήματα

υπερβόσκηση Όξινη βροχή

αποψίλωση Ρύπανση του εδάφους


Προσαρμογή των φυτών των μεσογειακών οικοσυστημάτων στις πυρκαγιές.

1. Διασκορπισμός σπερμάτων σε μεγάλη απόσταση

2. Αυξημένη φύτρωση διασκορπισμένων σπερμάτων

3. Υπόγειοι οφθαλμοί


Ρύπανση

1. Ατμοσφαιρική ρύπανση

•Φαινόμενο θερμοκηπίου •Φωτοχημικό νέφος •Εξασθένηση στοιβάδας όζοντος •Όξινη βροχή

2. Ρύπανση υδάτων Ευτροφισμός –βιοσυσσώρευση - μόλυνση

3. Ρύπανση εδάφους

4. ηχορρύπανση


Ι. Ατμοσφαιρική ρύπανση

φαινόμενο θερμοκηπίου

φωτοχημικό φαινόμενο του νέφους

όξινη βροχή

ελάττωση του πάχους της στοιβάδας του όζοντος.


1. φαινόμενο του θερμοκηπίου λόγω ύπαρξής του: η μέση ετήσια

θερμοκρασία ~ 15° C

αν δεν υπήρχε: η μέση ετήσια θερμ. ~ -20° C

Επιδείνωση προκύπτει λόγω αύξησης της ποσότητας του CO2 της ατμόσφαιρας από την χρήση στερεών, υγρών και αερίων καυσίμων.


Επιπτώσεις στο οικοσύστημα

1. Θα λειώσουν οι πολικοί πάγοι, − ανύψωση της στάθμης των θαλάσσιων υδάτων − απώλεια μεγάλων χερσαίων εκτάσεων που θα καλυφθούν

από το νερό.

2. Κάποια είδη οργανισμών που δεν θα μπορέσουν να αναπτύξουν μηχανισμούς προσαρμογής θα εξαφανιστούν.

3. είναι πολύ πιθανό πολλές γόνιμες περιοχές να μετατραπούν σε άγονες και αντίστροφα.


2. Φωτοχημικό νέφος

• Προκαλείται από καυσαέρια μηχανών εσωτερικής καύσης και το οξυγόνο της ατμόσφαιρας μέσω της ηλιακής ακτινοβολίας.

Διακρίνονται σε:

Πρωτογενείς ρύπους όπως:

οξείδια αζώτου

μονοξείδιο του άνθρακα

υδρογονάνθρακες


Δευτερογενείς ρύπους όπως: − Όζον − ΡΑΝ (νιτρικό υπεροξυακετύλιο)

Προβλήματα υγείας

− το CO : ασφυξία στους ιστούς

− τα οξείδια του αζώτου: αναπνευστικά προβλήματα

− το όζον: ομοίως, ενώ το

− ΡΑΝ: τσούξιμο στα μάτια.


3. Ελάττωση του πάχους της στοιβάδας του όζοντος

Σε συσκευές ψύξης όπως κλιματιστικά, ψυγεία χρησιμοποιήθηκαν σαν ψυκτικά υγρά οι τετραχλωροφθοράνθρακες

Οι τετραχλωροφθοράνθρακες διασπούν το Ο3. Η αντικατάστασή τους από το 1994 με τετραϋδροφθοράνθρακες σταμάτησε την καταστροφή


4. Η όξινη βροχή

− οφείλεται στην ηφαιστειακή δραστηριότητα, τις διεργασίες αποικοδόμησης των οργανικών ουσιών από τα βακτήρια του εδάφους και κυρίως την καύση υγρών καυσίμων, μέσω των οποίων απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα οξείδια του αζώτου και του θείου.

− Λόγω του pH=5 έως 4,5 προκαλεί: − καταστροφή του φυλλώματος των δένδρων, − ελάττωση γονιμότητας του εδάφους, − θάνατο φυτικών και ζωικών οργανισμών των υδάτινων

οικοσυστημάτων. − γυψοποίηση μαρμάρινων μνημείων.


1. Τα αστικά λύματα και, 2. τα λιπάσματα ευθύνονται για το φαινόμενο του ευτροφισμού. 3. Το θερμό νερό από τις ψυκτικές εγκαταστάσεις των πυρηνικών

αντιδραστήρων. 4. Τα φυσικά ραδιενεργά απόβλητα και τα παραπροϊόντα των

ραδιενεργών εκρήξεων.

ΙΙ.Ρύπανση υδάτων


1. Στα απόβλητα της βιομηχανικής δραστηριότητας περιέχεται

ένα πλήθος από διαφορετικές χημικές ουσίες, όπως είναι:

– Τα βαρέα μέταλλα (ο μόλυβδος, ο υδράργυρος, ο

ψευδάργυρος κ.ά.)

– Οργανικοί διαλύτες,

– Πετρελαιοειδή.

– Οι τοξικές ουσίες και τα παραπροϊόντα των χημικών

κατεργασιών της βυρσοδεψίας και της μεταλλουργίας.

2. Τα παρασιτοκτόνα και εντομοκτόνα (π.χ. DDT), που προκαλούν

βιοσυσσώρευση


Αστικά λύματα λιπάσματα

ευτροφισμός

Βιομηχανικά απόβλητα

Μικροβιακές μολύνσεις

Βαρέα μέταλλα

βιοσυσσώρευση

Παρασιτοκτόνα εντομοκτόνα

Επιπτώσεις στην υγεία του ανθρώπου

Θερμό νερό Πυρηνικών

αντιδραστήρων

Ελάττωση Συγκέντρωσης

οξυγόνου Θάνατος ψαριών

Παράδειγμα βιοσυσσώρευσης μη βιοδιασπώμενου εντομοκτόνου σε υδάτινο οικοσύστημα

Τροφική αλυσίδα Πυραμίδα βιομάζας(kg)

Πυραμίδα ενέργειας(kJ)

Ποσότητα DDT (mg)

Συγκ/ση DDT (mg/kg)

Μεγάλα ψάρια 104 106 107 103

Μικρά ψάρια 105 107 107 102

Ζωοπλαγκτόν 106 108 107 10

φυτοπλαγκτόν 107 109 107 1


Αν κάθε kg φυτοπλαγκτού παρέχει ενέργεια 100 KJ και η συνολική ποσότητα του εντομοκτόνου είναι 10kg τότε στην ακόλουθη τροφική αλυσίδα θα ισχύει:

Παραδόσεις του μαθήματος3lyk-ilioup.att.sch.gr/viologia/files/2-gp.pdf · Ο...

Documents