РАСПИСАНИЕ ЗАНЯТИЙ НА НЕДЕЛЮ: 16.01.23Г.-20.01.23
| Пт.20.01 | ||||
1,2 | 306 | 508 | 406 | 505 | 401 |
3,4 | 401 | 505 | 505 | 501 | 505 |
5 | 401 | 505 | 401 | 306 | - |
6,7 | 408 | 501 | - | 508 | 501 |
Здравствуйте, уважаемые студенты, записывайте дату, тему и выполняйте необходимые записи(ВСЁ подряд не пишите, читайте, выбирайте, можно составить план, ЕСЛИ ЕСТЬ ВИДЕО, НАДО ПОСМОТРЕТЬ ,ВЫПОЛНИТЬ ПО НЕМУ ЗАПИСИ, МНОГО НЕ НУЖНО ПИСАТЬ. Материала может быть выложено много, но это не значит, что всё надо записывать! После этого, сфотографируйте и отошлите мне на почту rimma.lu@gmail.com Тетрадь привезете, когда перейдем на очную форму обучения.)Справа находится АХИВ БЛОГА , смотрите дату и номер своей группы.
Моя почта : rimma.lu@gmail.com Жду ваши фотоотчеты!
ГРУППА 406 ХИМИЯ 41, 42
ТЕМА 41,42:Жиры как сложные эфиры. Классификация жиров. Химические свойства жиров: гидролиз и гидрирование жидких жиров.Мыла. Применение жиров на основе свойств. Доказательство непредельного характера жидкого жира.
ЖИРЫ, ИХ СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ
Жиры – ценный химический продукт, один из главных компонентов животных и растительных клеток. Этот урок будет посвящен изучению строения и наиболее характерных свойств жиров.
«Химия везде, химия во всем:
Во всем, чем мы дышим,
Во всем, что мы пьем,
Во всем, что едим».
I. Жиры в природе и их роль
Люди давно научились выделять жир из натуральных объектов и использовать его в повседневной жизни. Жир сгорал в примитивных светильниках, освещая пещеры первобытных людей, жиром смазывали полозья, по которым спускали на воду суда. Жиры – основной источник нашего питания. Но неправильное питание, малоподвижный образ жизни приводит к избыточному весу. Животные пустынь запасают жир как источник энергии и воды. Толстый жировой слой тюленей и китов помогает им плавать в холодных водах Северного Ледовитого океана.
Жиры широко распространены в природе. Наряду с углеводами и белками они входят в состав всех животных и растительных организмов и составляют одну из основных частей нашей пищи. Источниками жиров являются живые организмы. Среди животных это коровы, свиньи, овцы, куры, тюлени, киты, гуси, рыбы (акулы, тресковые, сельди). Из печени трески и акулы получают рыбий жир – лекарственное средство, из сельди – жиры, используемые для подкормки сельскохозяйственных животных. Растительные жиры чаще всего бывают жидкими, их называют маслами. Применяются жиры таких растений, как хлопок, лен, соя, арахис, кунжут, рапс, подсолнечник, горчица, кукуруза, мак, конопля, кокос, облепиха, шиповник, масличная пальма и многих других.
Жиры выполняют различные функции: строительную, энергетическую (1 г жира дает 9 ккал энергии), защитную, запасающую. Жиры обеспечивают 50% энергии, требуемой человеку, поэтому человеку необходимо потреблять 70–80 г жиров в день. Жиры составляют 10–20% от массы тела здорового человека. Жиры являются незаменимым источником жирных кислот. Некоторые жиры содержат витамины А, D, Е, К, гормоны.
Многие животные и человек используют жир в качестве теплоизолирующей оболочки, например, у некоторых морских животных толщина жирового слоя достигает метра. Кроме того, в организме жиры являются растворителями вкусовых веществ и красителей. Многие витамины, например витамин А, растворяются только в жирах.
Некоторые животные (чаще водоплавающие птицы) используют жиры для смазки своих собственных мышечных волокон.
Жиры повышают эффект насыщения пищевыми продуктами, т. к. они перевариваются очень медленно и задерживают наступление чувства голода.
II. История открытия жиров
Еще в 17 в. немецкий ученый, один из первых химиков-аналитиков Отто Тахений (1652–1699) впервые высказал предположение, что жиры содержат «скрытую кислоту».
В 1741 французский химик Клод Жозеф Жоффруа (1685–1752) обнаружил, что при разложении кислотой мыла (которое готовили варкой жира со щелочью) образуется жирная на ощупь масса.
То, что в состав жиров и масел входит глицерин, впервые выяснил в 1779 знаменитый шведский химик Карл Вильгельм Шееле.
Впервые химический состав жиров определил в начале прошлого века французский химик Мишель Эжен Шеврёль, основоположник химии жиров, автор многочисленных исследований их природы, обобщенных в шеститомной монографии "Химические исследования тел животного происхождения".
1813 г Э. Шеврёль установил строение жиров, благодаря реакции гидролиза жиров в щелочной среде.Он показал, что жиры состоят из глицерина и жирных кислот, причем это не просто их смесь, а соединение, которое, присоединяя воду, распадается на глицерин и кислоты.
III. Синтез жиров
В 1854 французский химик Марселен Бертло (1827–1907) провел реакцию этерификации, то есть образования сложного эфира между глицерином и жирными кислотами и таким образом впервые синтезировал жир.
Общая формула жиров (триглицеридов):
Жиры – сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот. Общее название таких соединений – триглицериды.
Животные жиры содержат главным образом глицериды предельных кислот и являются твердыми веществами.
Растительные жиры, часто называемые маслами, содержат глицериды непредельных карбоновых кислот. Это, например, жидкие подсолнечное, конопляное и льняное масла.
Природные жиры содержат следующие жирные кислоты
Насыщенные: стеариновая (C17H35COOH) пальмитиновая (C15H31COOH) масляная (C3H7COOH) | В составе животных жиров |
Ненасыщенные: олеиновая (C17H33COOH, 1 двойная связь) линолевая (C17H31COOH, 2 двойные связи) линоленовая (C17H29COOH, 3 двойные связи) арахидоновая (C19H31COOH, 4 двойные связи, реже встречается) | В составе растительных жиров |
Жиры содержатся во всех растениях и животных. Они представляют собой смеси полных сложных эфиров глицерина и не имеют чётко выраженной температуры плавления.
V. Физические свойства жиров
При комнатной температуре жиры (смеси триглицеридов) – твердые, мазеобразные или жидкие вещества. Как любая смесь веществ, они не имеют четкой температуры плавления (т.е. плавятся в некотором диапазоне температур). Определенной температурой плавления характеризуются лишь индивидуальные триглицериды.
Консистенция жиров зависит от их состава:
- в твердых жирах преобладают триглицериды с остатками насыщенных кислот, имеющие относительно высокие температуры плавления;
- для жидких жиров (масел), напротив, характерно высокое содержание триглицеридов ненасыщенных кислот с низкими температурами плавления.
Причиной снижения температуры плавления триглицеридов с остатками ненасыщенных кислот является наличие в них двойных связей с цис-конфигурацией. Это приводит к существенному изгибу углеродной цепи, нарушающему упорядоченную (параллельную) укладку длинноцепных радикалов кислот.
Сравним пространственное строение ненасыщенной и насыщенной и кислот с равным числом углеродных атомов в цепи: олеиновой C17H33COOH и стеариновой C17H35COOH.
На молекулярной модели олеиновой кислоты виден изгиб цепи по связи С=С, препятствующий плотной упаковке молекул.
В углеродной цепи стеариновой кислоты отсутствуют изгибы, поэтому ее молекулы способны к плотной параллельной укладке.
Чем плотнее упаковка молекул вещества, тем выше температуры его фазовых переходов (т.плав., т.кип.). Соответственно, температура плавления тристеарата глицерина (71 oC) существенно больше, чем у триолеата (–17 oC).
Жиры практически не растворимы в воде, но при добавлении мыла или других поверхностно-активных веществ (эмульгаторов), они способны образовывать стойкие водные эмульсии. Жиры ограниченно растворимы в спирте и хорошо растворимы во многих неполярных и малополярных растворителях – эфире, бензоле, хлороформе, бензине.
- Животные жиры (бараний, свиной, говяжий и т.п.), как правило, являются твердыми веществами с невысокой температурой плавления (исключение – рыбий жир). В твёрдых жирах преобладают остатки насыщенных кислот.
- Растительные жиры – масла (подсолнечное, соевое, хлопковое и др.) – жидкости (исключение – кокосовое масло, масло какао-бобов). Масла содержат в основном остатки ненасыщенных (непредельных) кислот.
Видео-опыт: "Определение непредельности жиров"
Особенно важны полиненасыщенные кислоты с несколькими двойными связями:
- линолевая CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH,
- линоленовая CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH,
- арахидоновая CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOH
VI. Химические свойства жиров
1. Гидролиз, или омыление
Происходит под действием воды, с участием ферментов или кислотных катализаторов (обратимо) , при этом образуются спирт - глицерин и смесь карбоновых кислот:
или щелочей (необратимо). При щелочном гидролизе образуются соли высших жирных кислот, называемые мылами. Мыла получаются при гидролизе жиров в присутствии щелочей:
Мыла — это калиевые и натриевые соли высших карбоновых кислот.
2. Гидрирование жиров
Это превращение жидких растительных масел в твердые жиры – имеет большое значение для пищевых целей. Продукт гидрогенизации масел – твердый жир (искусственное сало, саломас). Маргарин – пищевой жир, состоит из смеси гидрогенизированных масел (подсолнечного, кукурузного, хлопкого и др.), животных жиров, молока и вкусовых добавок (соли, сахара, витаминов и др.).
Так в промышленности получают маргарин:
- Пищевая промышленность
- Фармацевтика
- Производство мыла и косметических изделий
- Производство смазочных материалов
Животные жиры и растительные масла, наряду с белками и углеводами – одна из главных составляющих нормального питания человека. Они являются основным источником энергии: 1 г жира при полном окислении (оно идет в клетках с участием кислорода) дает 9,5 ккал (около 40 кДж) энергии, что почти вдвое больше, чем можно получить из белков или углеводов. Кроме того, жировые запасы в организме практически не содержат воду, тогда как молекулы белков и углеводов всегда окружены молекулами воды. В результате один грамм жира дает почти в 6 раз больше энергии, чем один грамм животного крахмала – гликогена. Таким образом, жир по праву следует считать высококалорийным «топливом». В основном оно расходуется для поддержания нормальной температуры человеческого тела, а также на работу различных мышц, поэтому даже когда человек ничего не делает (например, спит), ему каждый час требуется на покрытие энергетических расходов около 350 кДж энергии, примерно такую мощность имеет электрическая 100-ваттная лампочка.
Известно, что значительную долю потребляемого жира должны составлять растительные масла, которые содержат очень важные для организма соединения – полиненасыщенные жирные кислоты с несколькими двойными связями. Эти кислоты получили название «незаменимых». Как и витамины, они должны поступать в организм в готовом виде. Из них наибольшей активностью обладает арахидоновая кислота (она синтезируется в организме из линолевой), наименьшей – линоленовая (в 10 раз ниже линолевой). По разным оценкам суточная потребность человека в линолевой кислоте составляет от 4 до 10 г. Больше всего линолевой кислоты (до 84%) в сафлоровом масле, выжимаемом из семян сафлора – однолетнего растения с ярко-оранжевыми цветками. Много этой кислоты также в подсолнечном и ореховом масле.
По мнению диетологов, в сбалансированном рационе должно быть 10% полиненасыщенных кислот, 60% мононенасыщенных (в основном это олеиновая кислота) и 30% насыщенных. Именно такое соотношение обеспечивается, если треть жиров человек получает в виде жидких растительных масел – в количестве 30–35 г в сутки. Эти масла входят также в состав маргарина, который содержит от 15 до 22% насыщенных жирных кислот, от 27 до 49% ненасыщенных и от 30 до 54% полиненасыщенных. Для сравнения: в сливочном масле содержится 45–50% насыщенных жирных кислот, 22–27% ненасыщенных и менее 1% полиненасыщенных. В этом отношении высококачественный маргарин полезнее сливочного масла.
Необходимо помнить
Насыщенные жирные кислоты отрицательно влияют на жировой обмен, работу печени и способствуют развитию атеросклероза. Ненасыщенные (особенно линолевая и арахидоновая кислоты) регулируют жировой обмен и участвуют в выведении холестерина из организма. Чем выше содержание ненасыщенных жирных кислот, тем ниже температура плавления жира. Калорийность твердых животных и жидких растительных жиров примерно одинакова, однако физиологическая ценность растительных жиров намного выше. Более ценными качествами обладает жир молока. Он содержит одну треть ненасыщенных жирных кислот и, сохраняясь в виде эмульсии, легко усваивается организмом. Несмотря на эти положительные качества, нельзя употреблять только молочный жир, так как никакой жир не содержит идеального состава жирных кислот. Лучше всего употреблять жиры как животного, так и растительного происхождения. Соотношение их должно быть 1:2,3 (70% животного и 30% растительного) для молодых людей и лиц среднего возраста. В рационе питания пожилых людей должны преобладать растительные жиры.
Жиры не только участвуют в обменных процессах, но и откладываются про запас (преимущественно в брюшной стенке и вокруг почек). Запасы жира обеспечивают обменные процессы, сохраняя для жизни белки. Этот жир обеспечивает энергию при физической нагрузке, если с пищей жира поступило мало, а также при тяжелых заболеваниях, когда из-за пониженного аппетита его недостаточно поступает с пищей.
Обильное потребление с пищей жира вредно для здоровья: он в большом количестве откладывается про запас, что увеличивает массу тела, приводя порой к обезображиванию фигуры. Увеличивается его концентрация в крови, что, как фактор риска, способствует развитию атеросклероза, ишемической болезни сердца, гипертонической болезни и др.
ЖИРЫ
1. Важнейшими представителями природных сложных эфиров являются жиры.
2.Классификация жиров:
1) твердые – это жиры, в состав которых входят предельные карбоновые кислоты. Это жиры животного происхождения (говяжий, свиной, бараний и т.д.), исключение составляет рыбий жир;
2) жидкие – это жиры, в состав которых входят непредельные карбоновые кислоты. Это жиры растительного происхождения, или масла (подсолнечное масло, соевое масло, рапсовое масло и т.д.), исключение составляет пальмовое масло.
3.. Химические свойства жиров:
А). Жиры нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях – бензоле, гексане;
Б). Гидрированием жидких жиров получают твердые сложные эфиры. Именно эта реакция лежит в основе получения из растительного масла твердого жира – маргарин.
В). Жиры подвергаются гидролизу.
Г). Если проводить гидролиз жиров в щелочной среде, то произойдет омыление жиров.
4. Что такое мыла?
Запись в тетрадь.
Мыла – натриевые или калиевые соли высших карбоновых кислот. Натриевые соли высших карбоновых кислот имеют твердое агрегатное состояние, а калиевые – жидкое (жидкое мыло).
При изготовлении мыла в него добавляют душистые вещества, глицерин, красители, антисептики, растительные экстракты.
Исходным сырьем для получения мыла служат растительные масла (подсолнечное, хлопковое и др.), животные жиры, а также гидроксид натрия или кальцинированная сода. Растительные масла предварительно подвергаются гидрогенизации, т. е. их превращают в твердые жиры. Применяются также заменители жиров — синтетические карбоновые жирные кислоты с большей молекулярной массой.»
Почему мыло теряет свою моющую способность в жесткой воде?
(Если мы используем для мытья и стирки жесткую воду, а такая вода содержит ионы Са 2+ и Mg2+,то мыло теряет свою моющую способность.)
Как вы думаете почему?
(Это происходит в результате того, что кальциевые и магниевые соли высших карбоновых кислот нерастворимы в воде. Запишем уравнение реакции:
2С17Н35СООNa + СаСI2 = (C17 H35COO)2Ca ↓ + 2NaCI)
Почему после мытья волос твердым мылом в жесткой воде нужно прополоскать их раствором уксуса?
(Чтобы удалить нерастворимые соли кальция и жирных кислот.)
Как используя мыльный раствор отличить родниковую воду от снеговой? (В родниковой выпадет осадок).
. Тестирование
1 - В результате гидролиза жидкого жира образуются:
1) твердые жиры и глицерин; 3) глицерин и непредельные кислоты;
2) глицерин и предельные кислоты; 4) твердые жиры и смесь кислот.
2 - В каком веществе жиры не растворяются?
1) в бензоле; 3) в воде;
2) в бензине; 4) в хлороформе.
3 - Для превращения жидких жиров в твердые используют реакцию:
1) дегидрогенизации; 3) гидрогенизации;
2) гидратации; 4) дегидроциклизации.
4 - В результате гидрирования жидких жиров образуются:
1) твердые жиры и непредельные кислоты; 3) твердые жиры и глицерин;
2) твердые жиры и предельные кислоты; 4) твердые жиры.
Видео-опыт: "Определение непредельности жиров"
ГРУППА 505 БИОЛОГИЯ 4,5
ТЕМА 4,5: Белки.Лаб.работа№1 «Каталитическая активность ферментов в живых тканях».
- Белки (протеины, полипептиды) — самые многочисленные, наиболее разнообразные и имеющие первостепенное значение биополимеры. В состав молекул белков входят атомы углерода, кислорода, водорода, азота и иногда серы, фосфора и железа.Мономерами белков являются аминокислоты, которые (имея в своём составе карбоксильную и аминогруппы) обладают свойствами кислоты и основания (амфотерны).
Благодаря этому аминокислоты могут соединяться друг с другом (их количество в одной молекуле может достигать нескольких сотен). В связи с этим молекулы белков имеют большие размеры, и их называют макромолекулами.
Структура белковой молекулыПод структурой белковой молекулы понимают её аминокислотный состав, последовательность мономеров и степень скрученности молекулы белка.В молекулах белков встречается всего20 видов различных аминокислот, и огромное разнообразие белков создаётся за счёт различного их сочетания.- Последовательность аминокислот в составе полипептидной цепи — это первичная структура белка. Она уникальна для любого типа белка и определяет форму его молекулы, его свойства и функции.
- Длинная молекула белка сворачивается и приобретает сначала вид спирали в результате образования водородных связей между —СО и —NН группами разных аминокислотных остатков полипептидной цепи (между углеродом карбоксильной группы одной аминокислоты и азотом аминогруппы другой аминокислоты). Эта спираль — вторичная структура белка.
- Третичная структура белка — трёхмерная пространственная «упаковка» полипептидной цепи в виде глобулы (шарика). Прочность третичной структуры обеспечивается разнообразными связями, возникающими между радикалами аминокислот (гидрофобными, водородными, ионными и дисульфидными S–S связями).
- Некоторые белки (например, гемоглобин крови человека) имеют четвертичную структуру. Она возникает в результате соединения нескольких макромолекул с третичной структурой в сложный комплекс. Четвертичная структура удерживается непрочными ионными, водородными и гидрофобными связями.
Структура белков может нарушаться (подвергаться денатурации) при нагревании, обработке некоторыми химическими веществами, облучении и др. При слабом воздействии распадается только четвертичная структура, при более сильном — третичная, а затем — вторичная, и белок остаётся в виде полипептидной цепи. В результате денатурации белок теряет способность выполнять свою функцию.Нарушение четвертичной, третичной и вторичной структур обратимо. Этот процесс называют ренатурацией.
Разрушение первичной структуры необратимо.Кроме простых белков, состоящих только из аминокислот, есть ещё и сложные белки, в состав которых могут входить углеводы (гликопротеины), жиры (липопротеины), нуклеиновые кислоты (нуклеопротеины) и др.Функции белков- Каталитическая (ферментативная) функция. Специальные белки — ферменты — способны ускорять биохимические реакции в клетке в десятки и сотни миллионов раз. Каждый фермент ускоряет одну и только одну реакцию. В состав ферментов входят витамины.
- Структурная (строительная) функция — одна из основных функций белков (белки входят в состав клеточных мембран; белок кератин образует волосы и ногти; белки коллаген и эластин — хрящи и сухожилия).
- Транспортная функция — белки обеспечивают активный транспорт ионов через клеточные мембраны (транспортные белки в наружной мембране клеток), транспорт кислорода и углекислого газа (гемоглобин крови и миоглобин в мышцах), транспорт жирных кислот (белки сыворотки крови способствуют переносу липидов и жирных кислот, различных биологически активных веществ).
- Сигнальная функция. Приём сигналов из внешней среды и передача информации в клетку происходит за счёт встроенных в мембрану белков, способных изменять свою третичную структуру в ответ на действие факторов внешней среды.
- Сократительная (двигательная) функция — обеспечивается сократительными белками — актином и миозином (благодаря сократительным белкам двигаются реснички и жгутики у простейших, перемещаются хромосомы при делении клетки, сокращаются мышцы у многоклеточных, совершенствуются другие виды движения у живых организмов).
- Защитная функция — антитела обеспечивают иммунную защиту организма; фибриноген и фибрин защищают организм от кровопотерь, образуя тромб.
- Регуляторная функция присуща белкам — гормонам (не все гормоны являются белками!). Они поддерживают постоянные концентрации веществ в крови и клетках, участвуют в росте, размножении и других жизненно важных процессах (например, инсулин регулирует содержание сахара в крови).
- Энергетическая функция — при длительном голодании белки могут использоваться в качестве дополнительного источника энергии после того, как израсходованы углеводы и жиры (при полном расщеплении
1 г белка до конечных продуктов выделяется17,6 кДж энергии). Аминокислоты, высвобождающиеся при расщеплении белковых молекул, используются для построения новых белков.
Лаб.работа№1 «Каталитическая активность ферментов в живых тканях»
(ТЕОРИЯ (не пишите):Пероксид водорода – ядовитое вещество, образующееся в клетке в процессе жизнедеятельности. Принимая участие в обезвреживании ряда токсических веществ, он может вызвать самоотравление (денатурацию белков, в частности, ферментов). Накоплению Н2О2 препятствует фермент каталаза, распространенный в клетках, способных существовать в кислородной атмосфере. Фермент каталаза, расщепляя Н2О2 на воду и кислород, играет защитную роль в клетке. Фермент функционирует с очень большой скоростью, одна его молекула расщепляет за 1с 200 000 молекул Н2О2:2 Н2О2 2 Н2О2 + О2 )
Цель: наблюдать проявление активности фермента каталаза в растительных и животных тканях. Сделать вывод о различии активности фермента в живых и мёртвых тканях.
Оборудование: таблетка гидроперита 1,5 г; стакан с водой 15 мл; ложечка; кусочки сырого и варёного картофеля; кусочки сырого и варёного мяса.
Ход работы.
Добавьте таблетку гидроперита в стакан с водой, чтобы получить свежий 3% - ный раствор пероксида водорода. Помешивая раствор ложечкой, дождитесь полного растворения таблетки в воде.
Добавляйте понемногу раствор пероксида водорода к образцам животных и растительных тканей.
Наблюдайте происходящие процессы в тканях.
Опишите наблюдаемые явления.
Объясните наблюдаемые явления, используя знания о белковой природе ферментов.
Результаты занесите в таблицу:( ПОДСКАЗКА- КАРТОФЕЛЬ И МЯСО-АНАЛОГИЧНО ЗАПОЛНЯЕМ)
Образцы тканей | Наблюдаемые явления | Объяснение наблюдаемых явлений |
Сырой картофель | выделяются пузырьки | образовался кислород из перекиси водорода |
Варёный картофель | ничего не происходит | фермент разрушен, перекись водорода не расщепляется |
Сырое мясо | ||
Варёное мясо | |
ГРУППА 401 ЭКОЛОГИЯ 23
ТЕМА 23:Законы биологической продуктивности.(Продолжение)
Биологическая продуктивность экосистем
Продуктивность экосистем тесно связана с потоком энергии.
Биологическая продуктивность – это воспроизведение биомассы растений, микроорганизмов и животных, входящих в состав биогеоценоза.
Органическое вещество, создаваемое продуцентами в процессе фотосинтеза называется первичной продукцией экосистемы. Первичной продукцией определяется общий поток энергии через биотический компонент экосистемы и биомасса живых организмов, которые могут существовать в экосистеме. Делится на: валовую (общее количество созданного органического вещества) и чистую (оставшаяся после расходов на дыхание и корневые выделения).
Первичная продуктивность – скорость, с которой автотрофные организмы (продуценты) в процессе фотосинтеза связывают энергию и запасают ее в форме органического вещества.
Консументы образуют свою биомассу. Биомасса и скорость ее образования консументами - вторичная продукция, т.е. продукция гетеротрофных организмов.
Вторичная продуктивность - скорость образования продукции гетеротрофами.
Кроме первичной и вторичной продукции биоценозов, различают промежуточную (после потребления другими членами биогеоценоза возвращается в круговорот веществ этой же системы) и конечную (исключается из данного биогеоценоза, т.е. выводится за его пределы) продукцию.
Количественные соотношения первичной и вторичной продукции в экосистемах подчиняются правилу пирамиды.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПИРАМИДЫ
Для изучения взаимоотношений между организмами в экосистеме и для их графического изображения используют экологические пирамиды.
Они выражают трофическую структуру экосистемы в геометрической форме. Основанием пирамиды служит уровень продуцентов, а последующие уровни питания образуют этажи и вершину пирамиды.
Экологические пирамиды отражают характеристики любого биоценоза: их высота пропорциональна длине рассматриваемой пищевой цепи, т.е. числу содержащихся в ней трофических уровней; их форма отражает эффективность превращения энергии при переходе с одного уровня на другой.
Основанием пирамиды служит уровень продуцентов, а последующие уровни питания образуют этажи и вершину пирамиды.
Известны три основных типа экологических пирамид:
пирамида чисел (пирамида Элтона – 1927 г.) – отражает численность организмов на каждом трофическом уровне;
2. пирамида биомассы – отражает пищевые взаимоотношения в экосистеме, в ней учитывается суммарная масса организмов (биомасса) каждого трофического уровня;
пирамида энергии – отображает связи между организмами на разных трофических уровнях.
В 1942 г. Р. Линдеман сформулировал закон пирамиды энергии (закон 10 %) – с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой ее уровень не более 10 % энергии.
В наземных экосистемах действует правило пирамиды биомасс:суммарная масса растений превышает массу всех травоядных, а их масса превышает всю биомассу хищников.
Пирамиды чисел и пирамиды биомасс не всегда имеют классический вид, только пирамиды накопленной энергии – всегда.
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ И ПРАВИЛА ЭКОЛОГИИ
закон минимума Ю. Либиха: жизненные возможности организмов и экосистем определяются экологическими факторами, количество и качество которых близки к необходимому минимуму;
закон толерантности, или выносливости, В. Шелфорда: лимитирующим фактором процветания организмов (видов) может быть и максимум экологического воздействия. Диапазон между минимумом и максимумом экологического фактора определяет выносливость (толерантность) организмов к нему;
закон внутреннего динамического равновесия: вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных природных систем в их иерархии взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из них вызывает сопутствующие функционально- структурные количественные и качественные перемены, где происходят такие преобразования;
закон константности количества живого вещества биосферы В.И. Вернадского: для данного геологического периода количество живого вещества биосферы - постоянная величина;
закон пирамиды энергии Р. Линдемана, или правило 10 %: с одного трофического уровня на другой в среднем переходит 10 % энергии;
закон 1 %: изменение энергетики природной системы в среднем на 1 % выводит экосистему из состояния равновесия;
закон максимума биогенной энергии Вернадского- Бауэра: биосистемы, находясь в состоянии динамического равновесия с окружающей средой и эволюционно развиваясь, увеличивают воздействие на среду;
закон необратимости эволюции Л. Полло: любой организм, популяция, вид не могут вернуться к состоянию предков;
закон сукцессионного замедления: в зрелых стабильно- равновесных экосистемах процессы замедляются;
закон равнозначности всех условий жизни: все природные условия среды, необходимые для жизни, равнозначны;
закон последовательности прохождения фаз развития: каждая природная экосистема проходит определенные эволюционные фазы от простой к сложной;
закон физико- химического единства живого вещества В.И. Вернадского: на нашей планете все живое вещество в физико- химическом отношении едино;
закон необходимого разнообразия: экосистемы не могут сформироваться из абсолютно одинаковых элементов;
правило замещения экологических условий В.В. Алехина: в определенной степени любое условие среды может быть замещено другим;
принцип неполноты (неопределенности) информации: информация, необходимая для проведения различных мероприятий по преобразованию природы, недостаточна для априорного суждения о результатах в связи со сложностью и своеобразием экосистем и непредвиденностью некоторых цепных реакций;
