Где бы ни жил человек, он использует землю для своих нужд, вырубает или выжигает малополезные, с его точки зрения, виды и внедряет виды, нужные ему. Примером может служить вырубка леса с целью получения древесины.Продуктивность климаксных экосистем не столь велика, как на более ранних стадиях сукцессии. Чтобы увеличить производство продуктов питания или древесины, человек будет стремиться задержать развитие сукцессии на более ранних стадиях. Однако экосистемы на ранних стадиях сукцессии менее сбалансированы и менее к самоподдержанию, чем зрелые климаксные системы. Для поддержания ранних стадий необходимы большой приток энергии и изобретательность. Например, некоторые компании по производству бумаги высаживают на обширных территориях породы с мягкой древесиной. Эти деревья быстро растут и пригодны для получения древесной массы. Но такие насаждения намного сильнее повреждаются насекомыми, чем нормальные смешанные климаксные сообщества.
Следовательно, для защиты деревьев приходится использовать большое количество пестицидов. Производство и применение пестицидов, естественно, требуют затрат энергии.
Широкие степные пространства или прерии используются человеком для выпаса крупного рогатого скота или для выращивания кукурузы и пшеницы. До какого-то времени такое использование степей и прерий целесообразно. Неудивительно, что американские фермеры с успехом занимаются сельским хозяйством в прериях, ведь эти два растительных сообщества-зерновые и прерийные травы - образуют две сходные экосистемы. Однако при использовании степей и прерий в качестве пастбищ возможен перевыпас. В тропиках как в злаковниках, так и в дождевых тропических лесах большая часть питательных веществ находится в самих растениях, лишь ненадолго попадая в почву. Поэтому удаление из сообщества слишком большою количества растительной массы в случае перевыпаса приводит к удалению из почвы почти всех питательных веществ, в результате чего они уже не могут обеспечивать рост растений.
Со сходными проблемами сталкиваются в случае чрезмерной вырубки и выжигания лесов в зоне дождевого тропического леса. При таком ведения сельского хозяйства фермеры вырубают и выжигают естественную растительность, прежде чем начать возделывать культурные растения. Расчищенные участки леса можно использовать только в течение нескольких лет, а затем их приходится оставлять под паром на 10 или даже 30 лет для восстановления плодородия почвы. Но, поскольку численность населения в этих регионах возрастает, фермеры нередко начинают обрабатывать такие поля слишком рано.
Особенно пагубно сказывается на растительности открытая добыча полезных ископаемых. Если не сохранить верхний слой почвы и не распределить его вновь по поверхности после засыпки траншей, то на этом месте останется совершенно голое пространство. Именно верхние слои почвы, в которых содержатся питательные вещества, циркулирующие между мертвыми растительными и животными остатками и живыми организмами, являются наиболее важными для поддержания жизни. Открытая добыча ископаемых приводит к тому, что глубокие, лишенные питательных веществ слои почвы перемещаются наверх. Это в сочетании с закисанием почвы, обусловленным загрязнением отходами горнодобывающей промышленности, приводит к тому, что на поверхности оказывается почва, в которой не могут выжить почти никакие организмы. На таких участках естественная растительность может восстановиться либо в том случае, если сюда завезти новый верхний слой почвы, либо в результате медленного, веками длящегося процесса образования почвы и вымывания кислот. К сходным последствиям может привести эрозия, так как в этом случае верхний слой смывается дождями. Существует много примеров того, как по мере увеличения численности населения и возрастания потребностей в пище, техническом волокне и полезных ископаемых человек нарушает равновесие собственной среды обитания.
Объяснение:
Мембранный потенциал, также трансмембранный потенциал или напряжение мембраны, иногда потенциал Нернста — разница в электрическом потенциале (электрический градиент), возникающая между зарядами внутренней и внешней стороны полупроницаемой мембраны (в частном случае мембраны клетки). Что касается внутренней части клетки, то типичные значения мембранного потенциала для неё располагаются в диапазоне от -40 мВ до -80 мВ.
Физические основы
Ионы и сила, обуславливающая их движение
Электрические сигналы, возникающие внутри биологических организмов, обусловлены движением ионов. Наиболее важные катионы для потенциала действия являются катионы натрия (Na+) и калия (K+). Оба этих одновалентных катионов несут один положительный заряд. В потенциале действия может также участвовать катион кальция (Ca2+) , он представляет собой двухвалентный катион, несущий двойной положительный заряд. Анион хлора (Cl-) играет важную роль в потенциалах действия некоторых водорослей, однако, в потенциалах действия большинства животных принимает лишь небольшое участие.
Ионные насосы
Ионный насос — это транспортная система, обеспечивающая перенос иона с непосредственной затратой энергии вопреки концентрационному и электрическому градиентам.
Ионные каналы
Ионные каналы являются интегральными мембранными белками, через поры которых ионы могут перемещаться из межклеточного пространства во внутрь клеток и наоборот. Большинство ионных каналов проявляют высокую специфичность (селективность) по отношению к одному иону. Так, например, большинство калиевых каналов характеризуются высоким коэффициентом селективности катионов калия над катионами натрия в отношении 1000:1, хотя ионы калия и натрия имеют одинаковый заряд и лишь незначительно отличаются по радиусам. Пора канала, как правило, настолько мала, что ионы должны пройти через неё в одном порядке .
Равновесный потенциал (потенциал Нернста) или реверсивный потенциал
Равновесный потенциал (англ. equilibrium potential) иона является величиной трансмембранного напряжения, при котором диффузионные и электрические силы противопоставлены друг другу, так что результирующий поток ионов через мембрану равен нулю в силу одинаковой скорости потока в клетку и из клетки. Это означает, что трансмембранное напряжение точно противодействует усилию диффузии ионов, таким образом, что суммарный ток ионов через мембрану равен нулю и неизменен. Реверсивный потенциал имеет важное значение, поскольку он генерирует напряжение, которое действует на ионные каналы, делая их проницаемыми для ионов.
Равновесный потенциал конкретного иона обычно обозначается Ei. Потенциал для любого иона может быть вычислен с уравнения Нернста. Например, реверсивный потенциал для ионов калия будет выглядеть следующим образом:
{\displaystyle E_{e,K^{+}}={\frac {RT}{zF}}\ln {\frac {[K^{+}]_{1}}{[K^{+}]_{2}}},}{\displaystyle E_{e,K^{+}}={\frac {RT}{zF}}\ln {\frac {[K^{+}]_{1}}{[K^{+}]_{2}}},}
где:
Ee,K+ — равновесный потенциал ионов K+, измеряемый в вольтах;
R — универсальная газовая постоянная, равная 8,3144 Дж/моль*К;
T — абсолютная температура в кельвинах (K);
z — число элементарных зарядов ионов, участвующих в реакции;
F — постоянная Фарадея, равная 96485 Кл/моль;
[K+]1 — внеклеточная концентрация ионов калия, измеряется в ммоль*л;
[K+]2 — внутриклеточная концентрация ионов калия, измеряется в ммоль*л.
Реверсивный потенциал (англ. reversal potential) численно равен равновесному потенциалу. Термин реверсивный потенциал отражает тот аспект, что при переходе через данное значение мембранного потенциала происходит обращение направления потока ионов.
