ΤΕΙ ΙΟΝΙΩΝ ΝΗΣΩΝ Τμήμα Τεχνολόγων Περιβάλλοντος Περιβαλλοντική Βιολογία Η χημική σύσταση της έμβιας ύλης Περιβαλλοντική Βιολογία Η χημική σύσταση της έμβιας ύλης Εισηγητής: Γ. Καρρής (Καθηγητής Εφαρμογών) Εξάμηνο: Εαρινό (2015/16)

ΒΑΣΙΚΟ ΣΥΓΓΡΑΜΜΑ ΔΟΜΗ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Η χημική σύνθεση της ζωής Το νερό και η καταλληλότητα του περιβάλλοντος Ο άνθρακας και η μοριακή ποικιλότητα της ζωής Δομή και λειτουργία των μεγάλων βιομορίων Το κυτταρικό περιβάλλον Δομή και λειτουργία μεμβρανών Βασικές αρχές της Γενετικής Μείωση και φυλετικοί βιολογικοί κύκλοι Ο Μέντελ και η έννοια του γονιδίου Η χρωμοσωμική βάση της κληρονομικότητας Βιοτεχνολία και εφαρμογές της

Η επίδραση της χημείας στη ζώσα ύλη Το παράδειγμα της συνύπαρξης του δένδρου Duroia hirsuta και του μυρμηγκιού Myrmelachista shumanni

Βασικές οικολογικές έννοιες Οικοσύστηµα: Το σύνολο των ζωντανών οργανισµών και των µη ζωντανών στοιχείων που βρίσκονται σε µια περιοχή και αλληλεπιδρούν µε τους ζωντανούς οργανισµούς. Αν και αποτελεί κεντρική έννοια για την οικολογία, είναι αρκετά ασαφής. Ως οικοσύστηµα µπορούµε να θεωρήσουµε τόσο ένα ολόκληρο δάσος, όσο και ένα δένδρο, µια πρόσκαιρη λιµνούλα, το σύνολο της θάλασσας, ή ακόµη και το σύνολο της βιόσφαιρας (η περιοχή του πλανήτη όπου υπάρχουν ζωντανοί οργανισµοί). Πληθυσµός: Το σύνολο των ατόµων ενός είδους που ζουν σε µια περιοχή και συνδέονται µέσω της ανταλλαγής γενετικού υλικού (αναπαραγωγή). Βιοκοινότητα (ή βιοκοινωνία): Το σύνολο των πληθυσµών που ζουν σε µια περιοχή και αλληλεπιδρούν. Βιότοπος: Μια περιοχή µε σχετικά οµοιόµορφα χαρακτηριστικά όπου ζουν ορισµένα είδη ή βιοικοινότητες. Ενδιαίτηµα: Η περιοχή και ο συγκεκριµένος τύπος περιβάλλοντος που εκµεταλλεύεται κάποιος οργανισµός. Πρόσφατα έχει αναφερθεί και ως οικότοπος, αλλά µε πιο χαλαρή έννοια. Θώκος: Το σύνολο των προτιµήσεων ενός είδους. Στην ουσία, αν περιγράφαµε µε ακρίβεια τις απαιτήσεις ενός είδους σε τροφή, θερµοκρασία, καταφύγια, υγρασία κλπ, θα περιγράφαµε το θώκο του. Βιοποικιλότητα: Το σύνολο της ποικιλίας που εµφανίζουν οι ζωντανοί οργανισµοί σε όλα τα επίπεδα οργάνωσής τους. Μπορεί δηλαδή κανείς να αναφέρεται σε διαφορετικά επίπεδα, όπως για τη βιοποικιλότητα στο επίπεδο των βιοµορίων, των γονιδίων, των ατόµων, των πληθυσµών, των ειδών, των µεγαλύτερων ταξινοµικών οµάδων (γενών, οικογενειών κλπ), των βιοκοινοτήτων, των ενδιαιτηµάτων κλπ.

Προϋποθέσεις για την ύπαρξη ενός οικοσυστήματος Τρεις είναι οι απαραίτητες προϋποθέσεις για την ύπαρξη ενός οικοσυστήματος I.Είσοδος ενέργειας στο οικοσύστημα μέσω των αυτότροφων οργανισμών που φωτοσυνθέτουν II.Ροή της εισερχόμενης ενέργειας μέσω των τροφικών πλεγμάτων που σχηματίζονται στα υπόλοιπα βιοτικά στοιχεία του οικοσυστήματος III. Ανακύκλωση θρεπτικών στοιχείων μέσω της δραστηριότητας των αποικοδομητών (μικροοργανισμοί του εδάφους)

ΑΝΑΚYΚΛΩΣΗ ΘΡΕΠΤΙΚΩΝ Η τροφοδοσία των οικοσυστημάτων περιλαμβάνει: Θρεπτικά στοιχεία (π.χ. C, H, O, N, S, P, κ.ά) Ηλιακή ενέργεια (θεωρητικώς μία ανεξάντλητη πηγή ενέργειας) Τα χαρακτηριστικά της ηλιακής ενέργειας: «ρέει» μονόδρομα μέσω των τροφικών αλυσίδων εφόσον αρχικά μετατραπεί σε χημική απομακρύνεται από το οικοσύστημα με τη μορφή θερμότητας δεν ανακυκλώνεται Τα χαρακτηριστικά των θρεπτικών στοιχείων: η διαθέσιμη ποσότητα τους στη βιόσφαιρα είναι περιορισμένη είναι απαραίτητα στη δομή και τις λειτουργίες των οργανισμών πρέπει να ανακυκλώνονται με τη συνδρομή των αποικοδομητών μέσα από τους βιογεωχημικούς κύκλους των χημικών στοιχείων ώστε να γίνουν εκ νέου διαθέσιμα

Βιογεωχημικός κύκλος (γραμμοσκιασμένος κυκλικός δακτύλιος) επάνω σε ένα απλοποιημένο διάγραμμα ενεργειακής ροής

Trechispora vaga (Τρεχίσπορα η περιπλανώμενη) Κίτρινος μύκητας με βαμβακένια υφή που αναπτύσσεται σε πεσμένα κλαδιά δένδρων

Χημικά στοιχεία και ενώσεις ( συνδυασμός στοιχείων ): Δομικοί λίθοι της ύλης Η ύλη αποτελείται από στοιχεία Στοιχείο : κάθε ουσία που είναι αδύνατο να διασπαστεί περαιτέρω νε χημνικές αντιδράσεις σε άλλες ουσίες Συνολικά υπάρχουν 92 στοιχεία στη φύση Ένωση : Μια ουσία που αποτελείται από δύο ή περισσότερα διαφορετικά στοιχεία που συνδυάζονται σε σταθερές αναλογίες ( π. χ. NaCl χλωριούχο νάτριο ) Μια χημική ένωση έχει διαφορετικές ιδιότητες από εκείνες των επιμέρους στοιχείων

Δομή ατόμων ενός στοιχείου Κάθε στοιχείο αποτελείται από ένα συγκεκριμένο είδος ατόμου που διαφέρει από τα άτομα οποιουδήποτε άλλου στοιχείου Άτομο : η μικρότερη μονάδα ύλης που διατηρεί τις ιδιότητες ενός στοιχείου Χρησιμοποιείται ο ίδιος συμβολισμός για κάθε στοιχείο και το αντίστοιχο άτομο Τα άτομα αποτελούνται από υποατομικά σωματίδια Τα βασικά είδη σωματιδίων των ατόμων είναι : τα νετρόνια, τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια Πρωτόνια και νετρόνια βρίσκονται στον ατομικό πυρήνα που φέρει θετικό φορτίο και βρίσκεται στο κέντρο του ατόμου Τα ηλεκτρόνια έχοντας αρνητικό φορτίο σχηματίζουν ένα « νέφος » ηλεκτρονικών φορτίων γύρω από τον πυρήνα, λόγω έξης τους με τα θετικά φορτισμένα πρωτόνια. Dalton: Μονάδα μέτρηση μάζας ατόμων και υποατομικών σωματιδίων Η συνεισφορά των ηλεκτρονίων στη μάζα ενός ατόμου είναι αμελητέα

Ατομικός αριθμός και ατομική μάζα Ατομικός αριθμός : Ο συνολικός αριθμός πρωτονίων στον πυρήνα των ατόμων ενός στοιχείου. Γράφεται ως δείκτης αριστερά από το σύμβολο του στοιχείου Μαζικός αριθμός : Το άθροισμα των πρωτονίων και των νετρονίων στον πυρήνα των ατόμων ενός στοιχείου. Γράφεται ως δείκτης επάνω αριστερά από το σύμβολο του στοιχείου. Ισότοπα : Οι διαφορετικές ατομικές μορφές του ίδιου στοιχείου που διαφέρουν στον αριθμό των νετρονίων ανά άτομο ( π. χ. ισότοπα άνθρακα και αζώτου ) Ραδιενεργό ισότοπο : Ισότοπο του οποίου ο πυρήνας σταδιακά διασπάται, εκπέμποντας σωματίδια και ενέργεια.

Χρήση ραδιοϊσότοπων για ερευνητικούς σκοπούς

Σχηματισμός και λειτουργία μορίων Ομοιοπολικός δεσμός

Πολικός ομοιοπολικός δεσμός

Ιοντικός δεσμός