Οργάνωση της Ζώσας Συνιστώσας

Transcript

1 Οργάνωση της Ζώσας Συνιστώσας

2 Αναγωγική Ατμόσφαιρα H 2 S NH 3 CO 2 CH 4 N 2 H 2 0

3 Διάταξη των Urey και Miller

4 Εκατοστιαία σύσταση οργανικών ενώσεων που προέκυψαν από τα πειράματα με τη διάταξη των Urey και Miller. Οργανικές ενώσεις % σύσταση Γλυκίνη 2.1 Γλυκολικό οξύ 1.9 Σαρκοσίνη 0.25 Αλανίνη 1.7 Γαλακτικό οξύ 1.6 Ν-μεθυλαλανίνη 0.07 α-αμινο-n-βουτυρικό οξύ 0.34 α-αμινοϊσοβουτυρικό οξύ α-υδρόξυ βουτυρικό οξύ 0.34 β-αλανίνη 0.76 Ηλεκτρικό οξύ 0.27 Ασπαρτικό οξύ Γλουταμικό οξύ Ιμινοδιοξυκό οξύ 0.37 Ιμινο-ακετο-προπιονικό οξύ 0.13 Μυρμηκικό οξύ 4.0 Οξικό οξύ 0.51 Προπιονικό οξύ 0.66 Ουρία Ν-μεθυλουρία 0.051

5

6 Σύγκριση σχετικής περιεκτικότητας (αστερίσκοι) σε αμινοξέα μεταξύ του μετεωρίτη του Murchison και των συστατικών που προέκυψαν από τα πειράματα των Urey και Miller. Αμινοξέα Μετεωρίτης του Murchison Πείραμα των Urey και Miller Γλυκίνη **** **** Αλανίνη **** **** α-αμινο-n-βουτυρικό οξύ *** **** α-αμινο-ισοβουτυρικό οξύ **** ** Βαλίνη *** ** Νορβαλίνη *** *** Ισοβαλίνη ** ** Προλίνη *** * Πιπεκολικό οξύ * * Ασπαρτικόοξύ *** *** Γλουταμικό οξύ *** ** β-αλανίνη ** ** β-αμινο-n-βουτυρικό οξύ * * β-αμινο-ισοβουτυρικό οξύ * * γ-αμινο-βουτυρικό οξύ * ** Σαρκοσίνη ** *** Ν-εθυλγλυκίνη ** *** Ν-μεθυλαλανίνη ** **

7

8 Εξελικτικά γεγονότα που έλαβαν χώρα στους διάφορους γεωλογικούς αιώνες. Αιώνας Διάστημα Περίοδος Εποχή Χ έτη. από σήμερα (περίπου) Διάρκ. σε 10 6 έτη (περίπου) Εξελικτικά γεγονότα Τεταρτογενής Σύγχρονη (~5000 έτη) Πλειστόκαινη Εμφάνιση Ανθρώπου Τριτογενής Πλειόκαινη Κυριαρχία Θηλαστικών και Πτηνών Μειόκαινη Ανάπτυξη Οστεϊχθύων Ολιγόκαινη Εξέλιξη σύγχρονων Θηλαστικών και Ασπόνδυλων Ειόκαινη Κυριαρχία Ανθοφόρων Φυτών Παλαιόκαινη Διακλάδωση πρωτόγονων Θηλαστικών Κρητιδική Εμφάνιση πρώτων Ανθοφόρων Φυτών Εξαφάνιση Δεινοσαύρων Ιουρασική Εξέλιξη Δεινοσαύρων Εμφάνιση πρώτων Πτηνών Τριασική Ανάπτυξη Κωνοφόρων Φυτών Πέρμια Ανάπτυξη Ερπετών Εξαφάνιση πολλών πρώιμων Ασπόνδυλων Λιθανθρακοφόρα Πενσυλβανία Εμφάνιση πρώτων Ερπετών Μισισίπια Ανάπτυξη Αμφιβίων και Εντόμων Δεβόνια Εξέλιξη Ιχθύων Πρώτα χερσαία Σπονδυλωτά Σιλούρια Πρώτα χερσαία Φυτά Πρώτα χερσαία Ασπόνδυλα Ορδοβίσια Κυριαρχία Ασπόνδυλων Πρώτα Σπονδυλωτά Κάμβρια Τεράστιος αριθμός απολιθωμένων Ασπόνδυλων Ανώτερη Εμφάνιση Πολυκυττάρων Οργανισμών Μέση Εμφάνιση Ευκαρυωτικών Κυττάρων Κατώτερη Εμφάνιση Πλαγκτονικών Προκαρυωτικών Οργανισμών Εμφάνιση ιζηματογενών στρωμάτων, στρωματολίθων και Βενθικών Προκαρυωτικών Οργανισμών Από το σχηματισμό της γης και την εμφάνιση των πρώτων ιζηματογενών στρωμάτων Μη εμφάνιση απολιθωμένων οργανισμών

9

10 Οργάνωση των ανώτερων ευκαρυωτικών οργανισμών ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΣ ΟΡΓΑΝΟ ΙΣΤΟΣ ΚΥΤΤΑΡΟ ΟΡΓΑΝΙΔΙΑ ΥΠΕΡΜΟΡΙΑΚΑ ΣΥΜΠΛΕΓΜΑΤΑ ΜΑΚΡΟΜΟΡΙΑ ΔΟΜΙΚΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΕΝΔΙΑΜΕΣΑ ΜΟΡΙΑ ΠΡΟΔΡΟΜΑ ΜΟΡΙΑ ΜΕΜΒΡΑΝΩΔΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΙΤΟΧΟΝΔΡΙΟ ΧΛΩΡΟΠΛΑΣΤΗΣ ΠΥΡΗΝΑΣ ΡΙΒΟΣΩΜΑΤΙΑ ΕΝΖΥΜΙΚΑ ΣΥΜΠΛΕΓΜΑΤΑ ΣΥΣΤΑΛΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΛΙΠΙΔΙΑ ΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΝΟΥΚΛΕΪΝΙΚΑ ΟΞΕΑ ΛΙΠΑΡΑ ΟΞΕΑ ΣΑΚΧΑΡΑ ΑΜΙΝΟΞΕΑ ΝΟΥΚΛΕΟΤΙΔΙΑ ΓΛΥΚΕΡΟΛΗ ΓΛΥΚΕΡΑΛΔΕΫΔΗ ΚΙΤΡΙΚΟ ΟΞΥ ΠΥΡΟΣΤΑΦΥΛΙΚΟ ΟΞΥ ΜΑΛΟΝΙΚΟ ΟΞΥ CO 2 H 2 O NH 3 N 2

11

12 Ζωντανός Οργανισμός Αυτό-συναρμολογούμενο, αυτορυθμιζόμενο, αυτό-αναπαραγόμενο ισοθερμικό ανοικτό σύστημα μορίων που λειτουργεί κάτω από την αρχή της μεγίστης οικονομίας

13 Μορφές ζώσας συνιστώσας Κυτταρική οργάνωση Ακυτταρική οργάνωση Μικροοργανισμοί Φυτά Ζώα Ιοί Ιοειδή Prions

14 Μορφές κυτταρικής οργάνωσης Προκαρυωτικοί οργανισμοί Ευκαρυωτικοί οργανισμοί

15 Προκαρυωτικοί οργανισμοί

16 Ευκαρυωτικοίοργανισμοί

17 Δομή και Λειτουργία Οικοσυστημάτων

18 Περιβάλλον Αβιοτικό <----> Βιοτικό Αλληλεπίδραση Δυναμική Ισορροπία Συστημική Σχέση Οικολογία

19 Συστημική σχέση αβιοτικού βιοτικού περιβάλλοντος Οικοσύστημα Βιότοπος - Βιοκοινότητα

20 Βιότοπος Κλιματότοπος Εδαφότοπος Φως Θερμοκρασία Άνεμος Θρεπτικά Εδάφους Οξυγόνο Εδάφους Υγρασία Εδάφους

21 Βιοκοινότητα Φυτοκοινότητα Ζωοκοινοτητα Πληθυσμός Α Πληθυσμός Β Πληθυσμός Γ Πληθυσμός Χ Πληθυσμός Ψ Πληθυσμός Ω

22 Τροφικές Σχέσεις Οργανισμών Παραγωγοί Καταναλωτές Αποικοδομητές

23 Παραγωγοί Αυτότροφοι Οργανισμοί 6CO 2 + 6H 2 O ΦΩΣ C 6 H 12 O 6 + 6O 2

24 Καταναλωτές Ετερότροφοι οργανισμοί Φυτοφάγοι Σαρκοφάγοι Παμφάγοι

25 Αποικοδομητές Ετερότροφοι οργανισμοί

26 Ροή Ενέργειας

27 Νόμος Υποβάθμισης Ενέργειας

28 Κατανομή Ενέργειας Δέσμευση από το Οικοσύστημα Κυκλοφορία στο Οικοσύστημα Αποταμίευση στο Οικοσύστημα Αποβολή από το Οικοσύστημα

29 Παραγωγικότητα Οικοσυστημάτων Παραγωγικότητα ανάλογη ως προς Ρυθμό παραγωγής νέας Οργανικής Ύλης Πρωτογενής Παραγωγικότητα Καθαρή παραγωγικότητα ισούται με Μικτή παραγωγικότητα μείον Απώλειες Αναπνοής

30 Φωτοσύνθεση 6CO 2 + 6H 2 O+ ηλιακή ενέργεια C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Μεταβολισμός C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O+ αξιοποιήσιμη ενέργεια

31 Νόμοι Οικολογίας Νόμος Ελαχίστου Liebig 1840 Προϋπόθεση: Σταθερές συνθήκες Η επιβίωση ενός οργανισμού εξαρτάται από την ποσότητα του θρεπτικού συστατικού που βρίσκεται στην ελάχιστη ποσότητα Απαίτηση: Ισορροπία εισροών και εκροών ύλης και ενέργειας

32 Νόμοι Οικολογίας Νόμος Ανοχής Shelford 1913 Κάθε οργανισμός διαθέτει ελάχιστες απαιτήσεις και μέγιστη ανοχή για κάθε περιβαλλοντικό παράγοντα

33 Σχέση εύρους ανοχής και περιβαλλοντικών παραγόντων Μικρό ΕΥΡΟΣ ΑΝΟΧΗΣ Μεγάλο ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣ Στενόαλα Ευρύαλα Αλατότητα Στενότροφα Ευρύτροφα Τροφή Στενόθερμα Ευρύθερμα Θερμοκρασία Στενόοικα Ευρύοικα Επιλογή Βιοκατοικίας Στενοεδαφικά Ευρυεδαφικά Έδαφος

34 Καμπύλη ανοχής

35 Η επιβίωση ενός οργανισμού εξαρτάται από την επίδραση διαφόρων περιοριστικών περιβαλλοντικών παραγόντων. Οι οργανισμοί αναπτύσσουν μηχανισμούς προσαρμογής ως προς αυτούς με τελικό αποτέλεσμα τη σταδιακή εξέλιξή τους

36 ΒΙΟΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ Εκφράζει την αφθονία των ειδών μιας βιοκοινότητας και την πολυπλοκότητα τωνμεταξύτουςσχέσεωνκαθώςκαι των λειτουργιών που επιτελούν

37 Η σταθερότητα ενός οικοσυστήματος είναι ανάλογη με την βιοποικιλότητά του. Ένα σταθερό οικοσύστημα μπορεί να ανακάμψει από μια εξωτερική διαταραχή. Ένα ασταθές οικοσύστημα άμεσα κινδυνεύει από μια εξωτερική διαταραχή, (π.χ. μια μονοκαλλιέργεια). Η αυξημένη ποικιλότητα ενισχύει τους μηχανισμούς αυτορύθμισης ενός οικοσυστήματος

38 Βιογεωχημικοί Κύκλοι Ανακυκλώνουν την ύλη (θρεπτικά συστατικά) μεταξύ βιοτικής και αβιοτικής συνιστώσας του περιβάλλοντος. Βασικοί κύκλοι Άνθρακα (C) Αζώτου (N 2 ) Φωσφόρου (P) Θείου (S)

39 Κύκλος άνθρακα (C) Παραλαμβάνεται από την ατμόσφαιρα ως CO 2 Υπό μορφή CO 2 τα χερσαία φυτά παραλαμβάνουν τον άνθρακα από την ατμόσφαιρα καθώς και οι υδρόβιοι φυτικοί οργανισμοί από το διαλυμένο στο νερό. Με τον θάνατο και την αποσύνθεση των φυτικών οργανισμών επανέρχεται ο άνθρακας υπό μορφή CO 2 στην ατμόσφαιρα για να αρχίσει ξανά ένας νέος κύκλος. Αποθηκεύεται στο έδαφος με διάφορες μορφές όπως για παράδειγμα με τη μορφή ορυκτών καυσίμων που επιστρέφει στην ατμόσφαιρα μετά την καύση τους, ή μετημορφήτων ανθρακούχων πετρωμάτων.

40 Κύκλος άνθρακα (C)

41 Κύκλος αζώτου (Ν 2 ) Από την ατμόσφαιρα μεταφέρεται στο έδαφος υπό μορφή νιτρικών αλάτων Παραλαμβάνεται από τα φυτά από το έδαφος υπό τη μορφή νιτρικών αλάτων (ΝΟ 3 - ) και ενσωματώνεται κυρίως σε πρωτεΐνες και νουκλεϊνικά οξέα. Το άζωτο μετατρέπεται σε νιτρικά άλατα είτε από βακτήρια (Rhizobium) είτε από ηλεκτρικές εκκενώσεις. Οι πρωτεΐνες αποικοδομούνται προς αμινοξέα και αυτά προς αμμωνία, νιτρώδη και νιτρικά ιόντα και από εκεί σε αέριο άζωτο προς την ατμόσφαιρα με τη βοήθεια διαφόρων βακτηρίων (Nitrosomonas).

42 Κύκλος αζώτου (Ν 2 )

43 Κύκλος φωσφόρου (Ρ) Παραλαμβάνεται από τους οργανισμούς από το έδαφος υπό μορφή φωσφορικών αλάτων.

44 Σταθερότητα Η ικανότητα των οικοσυστημάτων να επανέρχονται στην αρχική τουςκατάστασημετάαπόμιαδιατάραξητηςισορροπίαςτους. Είναι άμεσα συνδεδεμένη με την ποικιλότητα των οικοσυστημάτων και τις σχέσεις μεταξύ των διαφόρων οργανισμών σε αυτά. Ομοιόσταση Η ιδιότητα των οικοσυστημάτων να αντιστέκονται στις μεταβολές της ισορροπίας τους. Αποτελεί μηχανισμό ανάδρασης που βασίζεται στις εισροές και εκροές ύλης και ενέργειας και στηρίζεται στη θεωρία των Συστημάτων.

45