Том 2
Потенциальная способность почв к самоочищению при химическом загрязнении определяется, с одной стороны, свойствами воздействующего поллютанта, с другой стороны, составом и свойствами природных экосистем, обусловливающих их устойчивость к данному виду воздействия. Чем выше устойчивость природных экосистем к токсическому действию поллютантов, тем меньше экологический риск.
Потенциальная способность почв к самоочищению при загрязнении токсичными веществами находится в тесной взаимосвязи с устойчивостью почвы как компонента экосистем и формируется под влиянием трех составляющих.
Во-первых, почва нейтрализует внешнее воздействие без разрушения токсичного агента (буферность). При этом почва изменяет химический состав, вследствие накопления токсичных веществ.
Во-вторых, под действием внешних факторов происходит перераспределение техногенных нагрузок на другие экосистемы благодаря положению в катене, особенностям климата и т. д.
В-третьих, под влиянием биоты происходит разрушение токсичных веществ из-за протекания в почве биохимических процессов.
Три этих составляющих оказывают разное влияние на способность почв к самоочищению: первая со знаком «минус», вторая и третья — со знаком «плюс».
Для практических целей выделяется комплекс наиболее существенных параметров функционирования почвы с тем, чтобы в дальнейшем, оценив каждый из параметров по балльной системе, сумму баллов всего комплекса использовать в качестве оценки устойчивости почв к внешнему (антропогенному) воздействию.
Максимальной способностью к самоочищению (более 19,2 баллов) обладают почвы гумидной зоны с небольшой мощностью гумусового горизонта. Невысокое содержание органического вещества и легкий гранулометрический состав обусловливают низкую емкость катионного обмена. В эту группу входят подзолистые почвы таежно-лесной зоны, арктические, арктотундровые, таежные мерзлотные, подзолы и т. д. Эти почвы характеризуются низкой буферной емкостью по отношению к загрязняющим веществам и обладают высокой скоростью самоочищения после окончания техногенного воздействия.
Минимальной потенциальной самоочищающей способностью (менее 12,2 баллов) характеризуются высокогумусные почвы с высокой емкостью катионного обмена — лугово-чернозёмные и чернозёмно-луговые, болотные перегнойно-торфяно-глеевые и др. Хотя некоторые из них характеризуются более высокой интенсивностью биологического круговорота, они также обладают высокой поглотительной способностью и поэтому способны активно накапливать загрязняющие вещества. Кроме того, как правило, они находятся на подчиненных позициях рельефа, что увеличивает вероятность снижения скорости самоочищения.
В целом, более половины территории России обладает высокой и очень высокой способностью к самоочищению, около 28 % имеют среднюю оценку. Низкая и очень низкая самоочищающая способность отличает пятую часть почв России, развитых, главным образом, в Европейской части России, в Западной Сибири и на севере Средней и Восточной Сибири.
Источник
3. Самоочищающая способность экосистем
Устойчивое развитие экосистем в условиях постоянного воздействия природных и антропогенных факторов определяется их самоочищающей способностью.
Самоочищение системы – это комплекс процессов, в результате которых восстанавливается гомеостаз системы при воздействии на нее как природных факторов, так и антропогенных.
Самоочищение систем происходит при превышении убыли загрязнения над его поступлением.
. Самоочищение в результате биологических процессов называют биологическим. На биологическое самоочищение влияет множество факторов: природа загрязнителя и его концентрация; присутствие в биоценозе адаптированных к загрязнителю (способных к окислению) организмов, почвенно-климатические условия (тип почвы, влажность, температура, степень аэрирования почвы и др.) или геометрия биотопа, солнечное освещение, скорость течения реки, химический состав воды и др. Наибольшая роль в процессах самоочищения принадлежит редуцентам (гетеротрофным микроорганизмам) и вторичным консументам (зоопланктон, мезопланктон, моллюски, ракообразные, рыбы). (растения, водоросли, фитопланктон) вносят незначительный вклад в удаление органических загрязнений. Более того, при определенных условиях в результате их деятельности возможно загрязнение среды
Для измерения интенсивности процессов самоочищения используются следующие параметры.
Степень самоочищения Sm – снижение массы загрязнителя в природной среде на определенном расстоянии или за определенное время:
где Q – расход загрязненной воды, воздуха, м 3 /с,
–концентрации вещества в начальной и конечной точках наблюдения, моль/м 3
Скорость самоочищения Sr – снижение концентрации загрязнения за единицу времени на единицу массы (объема) природной среды в единицу времени:
Важнейшей характеристикой способности экосистемы к самоочищению является показатель ее ассимиляционной емкости в отношении загрязнителя. Ассимиляционная емкость объекта окружающей среды определяется максимальным количеством загрязняющего вещества, которое за единицу времени может быть накоплено, разрушено, трансформировано или выведено за пределы экосистемы в результате совокупности процессов самоочищения без нарушения ее функционирования.
4.1 Генетическая рекомбинация микроорганизмов: трансформация, трансдукция и конъюгация.
Трансформация. Это процесс переноса генов, при котором часть ДНК клетки-донора (путем экстрагирования или при естественном лизисе клеток) может проникать в родственную бактериальную клетку-реципиент (одного вида или близкородственные виды). В результате в ДНК реципиента включаются фрагменты хромосомы ДНК донора, что приводит к изменению признаков бактерии-реципиента. Процесс можно разделить на несколько стадий:
- контакт ДНК с поверхностью клетки;
- проникновение ДНК в клетку;
- соединение трансформирующей ДНК с соответствующим фрагментом хромосомы реципиента;
- репликация включенной в хромосому новой информации.
Путем трансформации могут передаваться такие признаки, как капсулообразование, устойчивость к антибиотикам, ядам и другим лекарственным веществам, синтез ферментов. Трансдукция. Это процесс переноса генетического материала от бактерии-донора к бактерии-реципиенту при участии бактериофага (рис. 28). 
Рис. 28. Схема трансдукции: 1 – проникновение фага в клетку-донор; 2,3 – образование трансдуцирующего фага; 4 – взаимодействие трансдуцирующего фага с клеткой-реципиентом; 5 – образование рекомбинанта Известны три главных типа трансдукции: общая (неспецифическая), локализованная (специфическая) и абортивная. При неспецифической трансдукции возможен перенос любого фрагмента ДНК донора, который способен включаться в гомологическую область ДНК клетки-реципиента при рекомбинации. Специфическая трансдукция – перенос определенного фрагмента ДНК донора только в определенные участки ДНК реципиента. Это обусловлено тем, что образование трансдуцирующего фага происходит в результате соединения его ДНК со строго определенными бактериальными генами, расположенными на хромосоме клетки-донора. При абортивной трансдукции принесенный фагом фрагмент хромосомы клетки-донора не включается в хромосому клетки-реципиента, а располагается в ее цитоплазме автономно и в таком виде функционирует. При делении клетки-реципиента фрагмент ДНК-донора может передаваться только одной из двух дочерних клеток. При трансдукции возможен перенос генов, контролирующих питательные особенности бактерий, их устойчивость к лекарственным веществам, ферментативную активность, наличие двигательного аппарата и др. свойства. Конъюгация (от лат conjugation – соединение). Это процесс, при котором сблизившиеся родительские клетки соединяются при помощи конъюгационных мостиков. Через эти мостики происходит обмен генетическим материалом. Конъюгация впервые была описана Дж.Ледербергом и Э.Татумом (1946) при работе с мутантами кишечной палочки. Возможность клетки стать донором определяется специфическим половым фактором F (от англ. Fertility – плодовитость), который при конъюгации переносится из одной бактериальной клетки в другую. Клетки, содержащие F-фактор («мужские») в цитоплазме, обозначаются F + ; они передают F-фактор клеткам, обозначаемым F — («женским»), не утрачивая донорской способности, так как оставляют копии F-фактора. Половой фактор F располагается в цитоплазме в виде кольцевой двунитчатой молекулы ДНК, т.е. является плазмидой. F-плазмида обусловливает образование на поверхности клетки одной или двух половых фимбрий – F-пили, способствующих соединению клеток-доноров с клетками-реципиентами (рис. 29), а также обеспечивает независимую от хромосомы репликацию собственной ДНК и образование продуктов, которые управляют переносом генетического материала как самой F-плазмиды, так и хромосомы клетки. F-плазмида обладает способностью включаться в определенные места бактериальной хромосомы и становиться ее частью – Hfr-штамм (от: Highfrequencyofrecombination – высокая частота рекомбинации). При скрещивании Hfr-штамма с F — -бактериями, как правило, F-фактор не передается, а гены хромосомы бактерии передаются с высокой частотой. 
В начале процесса конъюгации клетки-доноры F + или Hfr соединяются с клетками реципиентами (благодаря наличию F-пилей). Далее между клетками образуется конъюгационный мостик, и через него из клетки-донора в клетку реципиент передается генетический материал — F-плазмиды или хромосомы. Обычно при конъюгации передается только одна цепь ДНК-донора, а вторая цепь (комплементарная) достраивается в клетке реципиента. При конъюгации происходит только частичный перенос генетического материала, поэтому она не тождественна половому процессу у других организмов. Важными факторами генетической изменчивости являются плазмиды.
Источник
Как самоочищаются водоемы — родники, реки, озера?
Каким образом, и за счет чего самоочищаются родники, озера, реки ? Или они только загрязняются, и у них нет способности, и природных механизмов самоочищения ?
Буду признательна за ответ, очень школьнику нужно!
К сожалению, никто не отметил, что воду (а также дно озёр и рек) очищают обычные раки. Не забудьте о них сказать школьнику, иначе его ответ будет не полным — 6 лет назад
Самоочищение водоемов (рек, озер, прудов) относится к природным явлениям. В результате этого процесса в них устанавливается биологическое равновесие, которое возникает при участии микроорганизмов, беспозвоночных животных, водорослей, а также высших водных растений. Природные водоемы очищаются довольно быстро, там устанавливается биологическое равновесие. Но если в них сбрасывают отходы жизнедеятельности человека, то процесс самоочищения идет гораздо медленнее.
Есть несколько механизмов самоочищения природных водоемов.
1) Физические факторы самоочищения играют важную роль, особенно один из них ультрафиолет солнечного излучения, который вызывает гибель некоторых микроорганизмов, а вода при этом обеззараживается. Механизм действия УФ-лучей связан с разрушением белков и ферментов, входящих в состав микроорганизмов.
2) Химические факторы самоочищения. Наиболее важный из них — окисление органических и неорганических веществ, связанное с участием кислорода, находящегося в воде, концентрация которого зависит от температуры воды.
3) Биологические факторы самоочищения также играют важнейшую роль. Они связаны с деятельностью водорослей, плесневых и дрожжевых грибов, двустворчатых моллюсков. Последние отфильтровывают воду в поисках пищи.
Приведу конкретный пример самоочищения искусственно созданных водоемов, а мне приходилось делать это не раз. Очень важно в искусственных водоемах установить биологическое равновесие, тогда вода станет прозрачной. Для этого необходимо заселить водоем либо высшими водными растениями-оксигенаторами, погруженными в воду, которые некоторые ошибочно называют водорослями (элодея, уруть и др.). Либо высадить в водоемы прибрежно-водные (частуха подорожниковая, вахта трехлистная, сусак зонтичный и др.) и глубоководные растения (кувшинки, кубышки). Они начнут конкурировать с сине-зелеными водорослями (вызывают цветение воды) за питание, подавляя их рост, и вода станет прозрачной.
Источник