ცოცხალი მატერია. ცოცხალი მატერიის ფუნქციები ბიოსფეროში

ჩვენს პლანეტაზე მიმდინარე პროცესების ახსნას მეცნიერებს მრავალი ასეული წელი დასჭირდათ. თანდათან გროვდებოდა ცოდნა, იზრდებოდა თეორიული და ფაქტობრივი მასალა. დღეს ადამიანები ახერხებენ მრავალი ბუნებრივი მოვლენის ახსნას, ჩაერიონ მათ მიმდინარეობაში, შეცვალონ ან წარმართონ ისინი.

თუ რა როლს თამაშობს ცოცხალი სამყარო ბუნების ყველა მექანიზმში, ასევე დაუყოვნებლივ არ იყო ნათელი. თუმცა, რუსმა ფილოსოფოსმა, ბიოგეოქიმიკოსმა V.I. ვერნადსკიმ მოახერხა თეორიის შექმნა, რომელიც გახდა საფუძველი და ასე რჩება დღემდე. სწორედ ის განმარტავს, რა არის მთელი ჩვენი პლანეტა, რა ურთიერთობებია მასში ყველა მონაწილეს შორის. და რაც მთავარია, სწორედ ეს თეორია პასუხობს კითხვას ცოცხალი არსებების როლის შესახებ პლანეტა დედამიწაზე. მას დედამიწის თეორია ეწოდა.

ბიოსფერო და მისი სტრუქტურა

მეცნიერმა შესთავაზა ბიოსფეროს ეწოდოს ცოცხალი და არაცოცხალი არსებების მთელი ტერიტორია, რომლებიც მჭიდრო კავშირშია და ერთობლივი აქტივობის შედეგად ხელს უწყობენ ბუნების გარკვეული გეოქიმიური კომპონენტების ფორმირებას.

ანუ, ბიოსფერო მოიცავს დედამიწის შემდეგ სტრუქტურულ ნაწილებს:

• ატმოსფეროს ქვედა ნაწილი ოზონის შრემდე;
• მთელი ჰიდროსფერო;
• ლითოსფეროს ზედა დონე - ნიადაგი და ქვედა ფენები, მიწისქვეშა წყლების ჩათვლით.

ანუ, ეს არის ყველა ის ტერიტორია, რომელსაც შეუძლია ცოცხალი ორგანიზმებით დასახლება. ყველა მათგანი, თავის მხრივ, წარმოადგენს მთლიან ბიომასას, რომელსაც ბიოსფეროს ცოცხალ მატერიას უწოდებენ. ეს მოიცავს ბუნების ყველა სამეფოს წარმომადგენლებს, ასევე ადამიანებს. ცოცხალი მატერიის თვისებები და ფუნქციები გადამწყვეტია ბიოსფეროს მთლიანობაში დახასიათებაში, რადგან სწორედ ეს არის მისი მთავარი კომპონენტი.

თუმცა, გარდა ცოცხალი არსებისა, არსებობს კიდევ რამდენიმე სახის ნივთიერება, რომლებიც ქმნიან დედამიწის გარსს, რომელსაც განვიხილავთ. ესენია:

• ბიოგენური;
• ინერტული;
• ბიოინერტი;
• რადიოაქტიური;
• კოსმიური;
• თავისუფალი ატომები და ელემენტები.

ყველა ერთად, ამ ტიპის ნაერთები ქმნიან ბიომასის გარემოს და მის საარსებო პირობებს. ამავდროულად, თავად ბუნების სამეფოების წარმომადგენლები მნიშვნელოვან გავლენას ახდენენ ჩამოთვლილი ნივთიერებების მრავალი სახეობის ფორმირებაზე.

ზოგადად, ბიოსფეროს ყველა განსაზღვრული კომპონენტი არის ელემენტების მთლიანი მასა, რომლებიც ქმნიან ბუნებას. ისინი შედიან მჭიდრო ურთიერთქმედებაში, ახორციელებენ ენერგიისა და ნივთიერებების მიმოქცევას, აგროვებენ და ამუშავებენ ბევრ ნაერთს. ძირითადი ერთეული ცოცხალი მატერიაა. ცოცხალი მატერიის ფუნქციები განსხვავებულია, მაგრამ ყველა ძალიან მნიშვნელოვანია და აუცილებელია პლანეტის ბუნებრივი მდგომარეობის შესანარჩუნებლად.

ბიოსფეროს დოქტრინის ფუძემდებელი

მას, ვინც შექმნა „ბიოსფეროს“ კონცეფცია, განავითარა, სტრუქტურირებული და სრულად გამოავლინა, გააჩნდა არაჩვეულებრივი აზროვნება, ფაქტებისა და მონაცემების ანალიზისა და შედარების და ლოგიკური დასკვნების გაკეთების უნარი. თავის დროზე ასეთი ადამიანი გახდა V.I. ვერნადსკი. დიდი ადამიანი, ბუნებისმეტყველი, აკადემიკოსი და მეცნიერი, მრავალი სკოლის დამაარსებელი. მისი ნამუშევრები გახდა ძირითადი საფუძველი, რომელზედაც აგებულია ყველა თეორია დღემდე.

ის არის მთელი ბიოგეოქიმიის შემოქმედი. მისი დამსახურებაა რუსეთის (მაშინ სსრკ) მინერალური რესურსების ბაზის შექმნა. მისი სტუდენტები იყვნენ მომავალი ცნობილი მეცნიერები რუსეთიდან და უკრაინიდან.

ვერნადსკის პროგნოზებს ორგანული სამყაროს სისტემაში ადამიანების დომინანტური პოზიციის შესახებ და იმის შესახებ, რომ ბიოსფერო ნოოსფეროში ვითარდება, ყველა მიზეზი აქვს ახდეს.

ცოცხალი მატერია. ცოცხალი მატერიის ფუნქციები ბიოსფეროში

როგორც ზემოთ უკვე აღვნიშნეთ, განხილული ცოცხალი მატერია არის ორგანიზმების მთელი ნაკრები, რომელიც ეკუთვნის ბუნების ყველა სამეფოს. ადამიანებს შორის განსაკუთრებული ადგილი უკავია. ამის მიზეზები იყო:

• სამომხმარებლო პოზიცია და არა მწარმოებელი;
• გონებისა და ცნობიერების განვითარება.

ყველა სხვა წარმომადგენელი ცოცხალი მატერიაა. ცოცხალი მატერიის ფუნქციები შეიმუშავა და მიუთითა ვერნადსკიმ. მან ორგანიზმებს შემდეგი როლი მიანიჭა:

1. რედოქსი.
2. Გამანადგურებელი.
3. ტრანსპორტი.
4. გარემოს ფორმირება.
5. გაზი.
6. ენერგია.
7. საინფორმაციო.
8. კონცენტრაცია.

ბიოსფეროში ცოცხალი მატერიის ყველაზე ძირითადი ფუნქციებია გაზი, ენერგია და რედოქსი. თუმცა, დანარჩენი ასევე მნიშვნელოვანია, რაც უზრუნველყოფს პლანეტის ცოცხალი გარსის ყველა ნაწილსა და ელემენტს შორის ურთიერთქმედების კომპლექსურ პროცესებს.

მოდით შევხედოთ თითოეულ ფუნქციას უფრო დეტალურად, რათა გავიგოთ კონკრეტულად რა იგულისხმება და რა არის არსი.

ცოცხალი მატერიის რედოქს ფუნქცია

ვლინდება ნივთიერებების მრავალრიცხოვანი ბიოქიმიური გარდაქმნებით ყოველ ცოცხალ ორგანიზმში. ყოველივე ამის შემდეგ, ყოველი მეორე რეაქცია ხდება ყველაფერში, ბაქტერიებიდან მსხვილ ძუძუმწოვრებამდე. შედეგად, ზოგიერთი ნივთიერება გარდაიქმნება სხვებად, ზოგი იშლება მათ შემადგენელ ნაწილებად.

ბიოსფეროსთვის ასეთი პროცესების შედეგია საკვები ნივთიერებების წარმოქმნა. რა კავშირების მოყვანა შეიძლება მაგალითად?

1. კარბონატული ქანები (ცარცი, მარმარილო, კირქვა) მოლუსკებისა და მრავალი სხვა ზღვის და ხმელეთის ბინადართა სასიცოცხლო აქტივობის პროდუქტია.
2. სილიციუმის ქანების საბადოები ოკეანის ფსკერზე მყოფი ცხოველების ჭურვებსა და ჭურვებში მომხდარი მრავალსაუკუნოვანი რეაქციების შედეგია.
3. ქვანახშირი და ტორფი არის მცენარეებთან დაკავშირებული ბიოქიმიური გარდაქმნების შედეგი.
4. ზეთი და სხვა.

მაშასადამე, ქიმიური რეაქციები არის ადამიანისა და ბუნებისთვის სასარგებლო მრავალი ნივთიერების შექმნის საფუძველი. ეს არის ბიოსფეროში ცოცხალი მატერიის ფუნქცია.

კონცენტრაციის ფუნქცია

თუ ვსაუბრობთ ნივთიერების ამ როლის ცნების გამოვლენაზე, მაშინ უნდა აღვნიშნოთ მისი მჭიდრო კავშირი წინასთან. მარტივად რომ ვთქვათ, ცოცხალი მატერიის კონცენტრაციის ფუნქცია არის სხეულის შიგნით გარკვეული ელემენტების, ატომების და ნაერთების დაგროვება. შედეგად, ხდება ზემოთ ნახსენები ქანების, მინერალებისა და მინერალების წარმოქმნა.

ყველა არსებას შეუძლია გარკვეული ნაერთების დაგროვება საკუთარ თავში. თუმცა, ამის სიმძიმე ყველასთვის განსხვავებულია. მაგალითად, ყველა ინახავს ნახშირბადს. მაგრამ ყველა ორგანიზმს არ შეუძლია რკინის დაახლოებით 20%-ის კონცენტრირება, როგორც ამას რკინის ბაქტერიები აკეთებენ.

კიდევ რამდენიმე მაგალითის მოყვანა შეიძლება, რომლებიც ნათლად ასახავს ცოცხალი მატერიის ამ ფუნქციას.

1. დიატომები, რადიოლარიანები - სილიციუმი.
2. - მანგანუმი.
3. ლობელია ადიდებულმა მცენარემ - ქრომი.
4. სოლიანკას მცენარე - ბორი.

გარდა ელემენტებისა, ცოცხალი არსებების ბევრ წარმომადგენელს შეუძლია სიკვდილის შემდეგ შექმნას ნივთიერებების მთელი კომპლექსები.

ნივთიერების გაზის ფუნქცია

ეს როლი ერთ-ერთი მთავარია. ყოველივე ამის შემდეგ, გაზის გაცვლა არის სიცოცხლის ფორმირების პროცესი ყველა არსებისთვის. თუ მთლიან ბიოსფეროზე ვსაუბრობთ, ცოცხალი მატერიის გაზის ფუნქცია იწყება მცენარეების აქტივობით, რომლებიც იჭერენ ნახშირორჟანგს და გამოყოფენ საკმარისი რაოდენობის ჟანგბადს.

საკმარისია რისთვის? ყველა იმ არსების სიცოცხლისთვის, რომლებსაც არ შეუძლიათ მისი წარმოება. და ეს ყველაფერი ცხოველები, სოკოები, ბაქტერიების უმეტესობაა. თუ ვსაუბრობთ ცხოველების გაზის ფუნქციაზე, მაშინ ის შედგება ჟანგბადის მოხმარებაში და ნახშირორჟანგის გამოყოფაში სუნთქვის დროს.

ეს ქმნის ზოგად ციკლს, რომელიც ეფუძნება ცხოვრებას. მეცნიერებმა დაამტკიცეს, რომ მრავალი ათასწლეულის მანძილზე მცენარეებმა და სხვა ცოცხალმა არსებებმა შეძლეს მთლიანად მოდერნიზაცია და მოერგებინათ პლანეტის ატმოსფერო მათ საჭიროებებზე. მოხდა შემდეგი:

• ჟანგბადის კონცენტრაცია საკმარისი გახდა სიცოცხლისთვის;
• ჩამოყალიბებული, რომელიც იცავს ყველა ცოცხალ არსებას მავნე კოსმოსური და ულტრაიისფერი გამოსხივებისგან;
• ჰაერის შემადგენლობა გახდა ის, რაც საჭიროა არსებების უმეტესობისთვის.

ამიტომ, ბიოსფეროში ცოცხალი მატერიის გაზის ფუნქცია ერთ-ერთ ყველაზე მნიშვნელოვანად ითვლება.

სატრანსპორტო ფუნქცია

ეს გულისხმობს ორგანიზმების გამრავლებას და გავრცელებას სხვადასხვა ტერიტორიებზე. არსებობს გარკვეული ეკოლოგიური კანონები, რომლებიც მართავენ არსებების განაწილებას და ტრანსპორტირებას. მათი თქმით, თითოეულ ინდივიდს თავისი ჰაბიტატი უკავია. ასევე არსებობს კონკურენტული ურთიერთობები, რომლებიც განაპირობებს ახალი ტერიტორიების დასახლებასა და განვითარებას.

ამრიგად, ბიოსფეროში ცოცხალი მატერიის ფუნქციებია რეპროდუქცია და დასახლება ახალი მახასიათებლების შემდგომი ფორმირებით.

დესტრუქციული როლი

ეს არის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ფუნქცია, რომელიც ახასიათებს ბიოსფეროში მცხოვრებ არსებებს. ის მდგომარეობს სიკვდილის შემდეგ მარტივ ნივთიერებებად დაშლის უნარში, ანუ სიცოცხლის ციკლის შეჩერებაში. სანამ სხეული ცხოვრობს, მასში რთული მოლეკულები აქტიურია. როდესაც სიკვდილი ხდება, იწყება რღვევის და მარტივ კომპონენტებად დაშლის პროცესები.

ამას ახორციელებს არსებების სპეციალური ჯგუფი, რომელსაც ეწოდება დეტრიტივორები ან დამშლელები. Ესენი მოიცავს:

• ზოგიერთი ჭია;
• ბაქტერიები;
• სოკოები;
• პროტოზოები და სხვები.

გარემოს ფორმირების ფუნქცია

ცოცხალი მატერიის ძირითადი ფუნქციები არასრული იქნებოდა, გარემოს ფორმირებაზე რომ არ მივუთითოთ. Რას ნიშნავს? ჩვენ უკვე აღვნიშნეთ, რომ ცოცხალი არსებები ევოლუციის პროცესში ქმნიდნენ ატმოსფეროს საკუთარ თავს. იგივე გააკეთეს გარემოსთან მიმართებაში.

დედამიწის მინერალური ნაერთებითა და ორგანული ნივთიერებებით გაფხვიერებითა და გაჯერებით, მათ შექმნეს სიცოცხლისთვის შესაფერისი ნაყოფიერი ფენა - ნიადაგი. იგივე შეიძლება ითქვას ოკეანეებსა და ზღვებში წყლის ქიმიურ შემადგენლობაზე. ანუ ცოცხალი არსებები დამოუკიდებლად ქმნიან საცხოვრებელ გარემოს თავისთვის. სწორედ აქ ვლინდება მათი გარემოს ფორმირების ფუნქცია ბიოსფეროში.

ცოცხალი მატერიის ინფორმაციული როლი

ეს როლი ტიპიურია სპეციალურად ცოცხალი ორგანიზმებისთვის და რაც უფრო განვითარებულია, მით უფრო დიდ როლს ასრულებს ის, როგორც ინფორმაციის გადამზიდავი და დამმუშავებელი. არც ერთ უსულო საგანს არ შეუძლია დამახსოვრება, ქვეცნობიერში „ჩაწერა“ და შემდგომში ნებისმიერი სახის ინფორმაციის რეპროდუცირება. მხოლოდ ცოცხალ არსებებს შეუძლიათ ამის გაკეთება.

საქმე მხოლოდ ლაპარაკის და აზროვნების უნარს არ ეხება. საინფორმაციო ფუნქცია გულისხმობს ცოდნისა და მახასიათებლების გარკვეული ნაკრების მემკვიდრეობით შენარჩუნებისა და გადაცემის ფენომენს.

ენერგიის ფუნქცია

ენერგია არის ძალის ყველაზე მნიშვნელოვანი წყარო, რომლის წყალობითაც ცოცხალი მატერია არსებობს. ცოცხალი მატერიის ფუნქციები, უპირველეს ყოვლისა, ვლინდება ბიოსფეროს ენერგიის სხვადასხვა ფორმებად გადამუშავების უნარში, მზის დაწყებული თერმული და ელექტრო.

სხვა ვერავინ შეძლებს მზის გამოსხივების დაგროვებას და შეცვლას ასე. პირველი ბმული აქ არის, რა თქმა უნდა, მცენარეები. სწორედ ისინი შთანთქავენ მზის შუქს პირდაპირ მწვანეთა მთელ ზედაპირზე, შემდეგ კი გარდაქმნიან მას ცხოველებისთვის ხელმისაწვდომ ქიმიურ ბმების ენერგიად. ეს უკანასკნელი მას სხვადასხვა ფორმებში თარგმნის:

• თერმული;
• ელექტრო;
• მექანიკური და სხვა.

ბიოსფეროს კონცეფციის ერთ-ერთი ცენტრალური რგოლია ცოცხალი მატერიის დოქტრინა. ბიოსფეროში ატომების მიგრაციის პროცესების შესწავლისას, V.I. ვერნადსკი მიუახლოვდა საკითხს დედამიწის ქერქში ქიმიური ელემენტების წარმოშობის (წარმოშობის, გარეგნობის) შესახებ და ამის შემდეგ ორგანიზმების შემადგენელი ნაერთების სტაბილურობის ახსნის აუცილებლობას. ატომური მიგრაციის პრობლემის გაანალიზებისას ის მივიდა დასკვნამდე, რომ „ცოცხალი მატერიისგან დამოუკიდებელი ორგანული ნაერთები არსად არ არსებობს“. მოგვიანებით ის აყალიბებს „ცოცხალი მატერიის“ ცნებას: „ბიოსფეროს ცოცხალი მატერია არის მისი ცოცხალი ორგანიზმების მთლიანობა... მე ცოცხალ მატერიას დავარქმევ ორგანიზმების მთლიანობას, მათ წონამდე, ქიმიურ შემადგენლობასა და ენერგიას“. ცოცხალი მატერიის მთავარი დანიშნულება და მისი განუყოფელი ატრიბუტი არის ბიოსფეროში თავისუფალი ენერგიის დაგროვება. ცოცხალი ნივთიერების ჩვეულებრივი გეოქიმიური ენერგია წარმოიქმნება ძირითადად გამრავლების გზით.

ვერნადსკის მეცნიერული იდეები ცოცხალი მატერიის შესახებ, სიცოცხლის კოსმიური ბუნების შესახებ, ბიოსფეროს შესახებ და მის ახალ ხარისხზე - ნოოსფეროზე გადასვლის შესახებ, სათავეს იღებს მე -19 და მე -20 საუკუნის დასაწყისში, როდესაც ფილოსოფოსებმა და ბუნების მეცნიერებმა გააკეთეს პირველი მცდელობები. გააცნობიეროს ადამიანის როლი და ამოცანები დედამიწის ზოგად ევოლუციაში. სწორედ მათი ძალისხმევით დაიწყო ადამიანმა წინსვლა ცოცხალ არსებათა ბუნებრივი ევოლუციის სიმაღლეებამდე, თანდათან დაიკავა ბუნებით მისთვის მინიჭებული ეკოლოგიური ნიშა.

30-იან წლებში V.I. ვერნადსკიმ გამოყო კაცობრიობა ცოცხალი მატერიის მთლიანი მასიდან, როგორც მისი განსაკუთრებული ნაწილი. ადამიანის ეს განცალკევება ყველა ცოცხალი არსებისგან სამი მიზეზის გამო გახდა შესაძლებელი. ჯერ ერთი, კაცობრიობა არ არის ბიოგეოქიმიური ენერგიის მწარმოებელი, არამედ მომხმარებელი. ეს თეზისი მოითხოვდა ბიოსფეროში ცოცხალი ნივთიერების გეოქიმიური ფუნქციების გადახედვას. მეორეც, კაცობრიობის მასა, დემოგრაფიულ მონაცემებზე დაყრდნობით, არ არის ცოცხალი მატერიის მუდმივი რაოდენობა. და მესამე, მისი გეოქიმიური ფუნქციები ხასიათდება არა მასით, არამედ საწარმოო აქტივობით. კაცობრიობის მიერ ბიოგეოქიმიური ენერგიის ათვისების ბუნებას ადამიანის გონება განსაზღვრავს. ერთის მხრივ, ადამიანი არაცნობიერი ევოლუციის კულმინაციაა, ბუნების სპონტანური აქტივობის „პროდუქტი“ და, მეორე მხრივ, ის არის თავად ევოლუციის ახალი, ჭკვიანურად მიმართული ეტაპის ინიციატორი.

რა დამახასიათებელი ნიშნებია ცოცხალ მატერიაში?პირველ რიგში, ეს არის უზარმაზარი უფასო ენერგია. სახეობების ევოლუციის პროცესში, ატომების ბიოგენური მიგრაცია, ანუ ბიოსფეროს ცოცხალი ნივთიერების ენერგია, მრავალჯერ გაიზარდა და აგრძელებს ზრდას, რადგან ცოცხალი მატერია ამუშავებს მზის გამოსხივების ენერგიას, რადიოაქტიური ატომურ ენერგიას. დაშლა და გაფანტული ელემენტების კოსმოსური ენერგია, რომელიც მოდის ჩვენი გალაქტიკიდან. ცოცხალ მატერიას ასევე ახასიათებს ქიმიური რეაქციების მაღალი ტემპი არაცოცხალ მატერიასთან შედარებით, სადაც მსგავსი პროცესები ათასობით და მილიონჯერ ნელა მიმდინარეობს. მაგალითად, ზოგიერთ ქიაყელს შეუძლია დღეში 200-ჯერ მეტი საკვების გადამუშავება, ვიდრე საკუთარ თავს იწონის, და ერთი ძუძუ ჭამს იმდენ ქიაყელს, რამდენსაც იწონის დღეში.

ცოცხალი მატერიისთვის დამახასიათებელია, რომ მასში შემავალი ქიმიური ნაერთები, რომელთაგან ყველაზე მნიშვნელოვანია ცილები, სტაბილურია მხოლოდ ცოცხალ ორგანიზმებში. სიცოცხლის პროცესის დასრულების შემდეგ, ორიგინალური ცოცხალი ორგანული ნივთიერებები იშლება ქიმიურ კომპონენტებად. ცოცხალი მატერია პლანეტაზე არსებობს თაობათა უწყვეტი მონაცვლეობის სახით, რის გამოც ახლად წარმოქმნილი გენეტიკურად უკავშირდება გასული ეპოქის ცოცხალ მატერიას. ეს არის ბიოსფეროს მთავარი სტრუქტურული ერთეული, რომელიც განსაზღვრავს ყველა სხვა პროცესს დედამიწის ქერქის ზედაპირზე. ცოცხალ მატერიას ახასიათებს ევოლუციური პროცესის არსებობა. ნებისმიერი ორგანიზმის გენეტიკური ინფორმაცია დაშიფრულია მის თითოეულ უჯრედში. V.I. ვერნადსკიმ ცოცხალი მატერია კლასიფიცირდა ერთგვაროვანიდა ჰეტეროგენული.პირველი მისი აზრით არის ზოგადი, სპეციფიკური ნივთიერება და ა.შ., ხოლო მეორე წარმოდგენილია ცოცხალი ნივთიერებების რეგულარული ნარევებით. ეს არის ტყე, ჭაობი, სტეპი, ანუ ბიოცენოზი. მეცნიერმა შესთავაზა ცოცხალი ნივთიერების დახასიათება ისეთი რაოდენობრივი მაჩვენებლების საფუძველზე, როგორიცაა ქიმიური შემადგენლობა, ორგანიზმების საშუალო წონა და დედამიწის ზედაპირის მათი კოლონიზაციის საშუალო სიჩქარე.

V.I. ვერნადსკი იძლევა საშუალო ციფრებს "ბიოსფეროში სიცოცხლის გადაცემის" სიჩქარისთვის. დრო, რომელიც სჭირდება მოცემულ სახეობას სხვადასხვა ორგანიზმში ჩვენი პლანეტის მთელი ზედაპირის დასაჭერად, შეიძლება გამოიხატოს შემდეგი რიცხვებით (დღეებით):

ქოლერის ბაქტერია 1.25

კილიატი 10.6 (მაქსიმუმი)

დიატომები 16.8 (მაქსიმალური)

მწვანე 166-183 (საშუალო)

პლანქტონი

მწერები 366

თევზები 2159 (მაქს.)

ყვავილოვანი მცენარეები 4076

ჩიტები (ქათამები) 5600-6100

ძუძუმწოვრები:

გარეული ღორი 37600

ინდური სპილო 376000

ჩვენს პლანეტაზე სიცოცხლე არსებობს არაუჯრედული და ფიჭური ფორმებით.

არაუჯრედული ფორმა ცოცხალი მატერია წარმოდგენილია ვირუსებით, რომლებსაც არ გააჩნიათ გაღიზიანება და საკუთარი ცილის სინთეზი. უმარტივესი ვირუსები შედგება მხოლოდ ცილის გარსისგან და დნმ-ის ან რნმ-ის მოლეკულისგან, რომელიც ქმნის ვირუსის ბირთვს. ზოგჯერ ვირუსები იზოლირებულია ცოცხალი ბუნების სპეციალურ სამეფოში - ვირაში. მათ შეუძლიათ მხოლოდ გარკვეული ცოცხალი უჯრედების შიგნით გამრავლება. ვირუსები ბუნებით ყველგან გავრცელებულია და საფრთხეს უქმნის ყველა ცოცხალ არსებას. ცოცხალი ორგანიზმების უჯრედებში დასახლებით ისინი იწვევენ მათ სიკვდილს. აღწერილია დაახლოებით 500 ვირუსი, რომელიც აინფიცირებს თბილსისხლიან ხერხემლიანებს და დაახლოებით 300 ვირუსი, რომლებიც ანადგურებენ მაღალ მცენარეებს. ადამიანის დაავადებების ნახევარზე მეტი მათ განვითარებას უკავშირებს პატარა ვირუსებს (ისინი 100-ჯერ უფრო მცირეა ვიდრე ბაქტერიები). ეს არის პოლიომიელიტი, ჩუტყვავილა, გრიპი, ინფექციური ჰეპატიტი, ყვითელი ცხელება და ა.შ.

ფიჭური ფორმები სიცოცხლე წარმოდგენილია პროკარიოტებითა და ევკარიოტებით. პროკარიოტებში შედის სხვადასხვა ბაქტერიები. ევკარიოტები არიან უმაღლესი ცხოველები და მცენარეები, ასევე ერთუჯრედიანი და მრავალუჯრედიანი წყალმცენარეები, სოკოები და პროტოზოები.

ცოცხალი მატერია - ცოცხალი ორგანიზმები, რომლებიც ბინადრობენ ჩვენს პლანეტაზე.

ცოცხალი ნივთიერების მასა მთელი ბიოსფეროს მასის მხოლოდ 0,01%-ია. მიუხედავად ამისა, ბიოსფეროს ცოცხალი მატერია მისი ყველაზე მნიშვნელოვანი კომპონენტია.

ცოცხალი მატერიის ნიშნები (თვისებები), რომლებიც განასხვავებს მას არაცოცხალი მატერიისგან:

სპეციფიკური ქიმიური შემადგენლობა. ცოცხალი ორგანიზმები შედგება იგივე ქიმიური ელემენტებისაგან, როგორც უსულო ობიექტები, მაგრამ ამ ელემენტების თანაფარდობა განსხვავებულია. ცოცხალი არსების ძირითადი ელემენტებია C, O, N და H.

ფიჭური სტრუქტურა.ყველა ცოცხალ ორგანიზმს, გარდა ვირუსებისა, აქვს უჯრედული სტრუქტურა.

მეტაბოლიზმი და ენერგეტიკული დამოკიდებულება.ცოცხალი ორგანიზმები ღია სისტემებია, ისინი დამოკიდებულნი არიან გარე გარემოდან მათთვის ნივთიერებებითა და ენერგიის მიწოდებაზე.

თვითრეგულირება (ჰომეოსტაზი).ცოცხალ ორგანიზმებს აქვთ ჰომეოსტაზის შენარჩუნების უნარი - მათი ქიმიური შემადგენლობის მუდმივობა და მეტაბოლური პროცესების ინტენსივობა.

გაღიზიანებადობა.ცოცხალი ორგანიზმები ავლენენ გაღიზიანებას, ანუ უნარს უპასუხონ გარკვეულ გარე ზემოქმედებას კონკრეტული რეაქციებით.

მემკვიდრეობითობა.ცოცხალ ორგანიზმებს შეუძლიათ გადასცენ მახასიათებლები და თვისებები თაობიდან თაობას ინფორმაციის მატარებლების - დნმ და რნმ მოლეკულების გამოყენებით.

• 7. ცვალებადობა.ცოცხალ ორგანიზმებს შეუძლიათ შეიძინონ ახალი მახასიათებლები და თვისებები.
• 8. თვითრეპროდუქცია (გამრავლება).ცოცხალ ორგანიზმებს შეუძლიათ საკუთარი სახის გამრავლება - გამრავლება.
• 9. ინდივიდუალური განვითარება (ონტოგენეზი).თითოეულ ინდივიდს ახასიათებს ონტოგენეზი - ორგანიზმის ინდივიდუალური განვითარება დაბადებიდან სიცოცხლის ბოლომდე (სიკვდილი ან ახალი გაყოფა). განვითარებას თან ახლავს ზრდა.
• 10. ევოლუციური განვითარება (ფილოგენია).ზოგადად ცოცხალ მატერიას ახასიათებს ფილოგენიზმი - დედამიწაზე სიცოცხლის ისტორიული განვითარება მისი გამოჩენის მომენტიდან დღემდე.

ადაპტაციები.ცოცხალ ორგანიზმებს შეუძლიათ ადაპტირება, ანუ გარემო პირობებთან ადაპტაცია.

რიტმი.ცოცხალი ორგანიზმები ავლენენ რიტმულ აქტივობას (ყოველდღიური, სეზონური და ა.შ.).

მთლიანობა და დისკრეტულობა. ერთის მხრივ, მთელი ცოცხალი მატერია არის ჰოლისტიკური, ორგანიზებული გარკვეული გზით და ექვემდებარება ზოგად კანონებს; მეორეს მხრივ, ნებისმიერი ბიოლოგიური სისტემა შედგება ცალკეული, თუმცა ურთიერთდაკავშირებული ელემენტებისაგან.

იერარქია.ბიოპოლიმერებიდან (ცილები და ნუკლეინის მჟავები) დაწყებული და მთლიანი ბიოსფეროთი დამთავრებული, ყველა ცოცხალი არსება გარკვეულ დაქვემდებარებაშია. ბიოლოგიური სისტემების ფუნქციონირება ნაკლებად რთულ დონეზე შესაძლებელს ხდის უფრო რთული დონის არსებობას.

ცოცხალი ორგანიზმების სამყარო ბიოსფეროში, რომელიც ჩვენს ირგვლივ არის სხვადასხვა სტრუქტურული წესრიგისა და სხვადასხვა ორგანიზაციული პოზიციის სხვადასხვა ბიოლოგიური სისტემის ერთობლიობა.

ცოცხალი მატერიის ორგანიზაციის იერარქიული ბუნება საშუალებას გვაძლევს პირობითად დავყოთ იგი რამდენიმე დონედ.

ცოცხალი მატერიის ორგანიზების დონე -ეს არის გარკვეული სირთულის ბიოლოგიური სტრუქტურის ფუნქციური ადგილი ცოცხალი არსებების ზოგად იერარქიაში.

ამჟამად ცოცხალი მატერიის ორგანიზების 9 დონეა:

მოლეკულური(ამ დონეზე ხდება ბიოლოგიურად აქტიური დიდი მოლეკულების ფუნქციონირება, როგორიცაა ცილები, ნუკლეინის მჟავები და ა.შ.);

სუბუჯრედული(სუპრამოლეკულური). ამ დონეზე ცოცხალი მატერია ორგანიზებულია ორგანელებად: ქრომოსომებად, უჯრედის მემბრანაში და სხვა უჯრედულ სტრუქტურებად.

ფიჭური. ამ დონეზე ცოცხალი მატერია წარმოდგენილია უჯრედებით. უჯრედი ცოცხალი არსების ელემენტარული სტრუქტურული და ფუნქციური ერთეულია.

ორგანო-ქსოვილი. ამ დონეზე ცოცხალი მატერია ორგანიზებულია ქსოვილებად და ორგანოებად. ქსოვილი არის სტრუქტურით და ფუნქციით მსგავსი უჯრედების, აგრეთვე მათთან დაკავშირებული უჯრედშორისი ნივთიერებების ერთობლიობა. ორგანო არის მრავალუჯრედიანი ორგანიზმის ნაწილი, რომელიც ასრულებს კონკრეტულ ფუნქციას ან ფუნქციებს.

ორგანული (ონტოგენეტიკური).ამ დონეზე, ხასიათდება მისი ყველა მახასიათებლით.

პოპულაცია-სახეობა.ამ დონეზე ცოცხალი მატერია ერთი და იგივე სახეობისაა. სახეობა არის ინდივიდების ერთობლიობა (ინდივიდულების პოპულაციები), რომლებსაც შეუძლიათ შეჯვარება ნაყოფიერი შთამომავლების წარმოქმნასთან და ბუნებაში გარკვეული არეალის (არეალის) დაკავებით.

ბიოცენოტიკური.ამ დონეზე ცოცხალი მატერია ქმნის ბიოცენოზებს. ბიოცენოზი არის სხვადასხვა სახეობის პოპულაციების ერთობლიობა, რომლებიც ცხოვრობენ გარკვეულ ტერიტორიაზე.

ბიოგეოცენოტიკური. ამ დონეზე ცოცხალი მატერია იქმნება
ბიოგეოცენოზი. ბიოგეოცენოზი - ბიოცენოზისა და აბიოტიკური გარემო ფაქტორების კომბინაცია (კლიმატი, ნიადაგი).

ბიოსფერო.ამ დონეზე ცოცხალი მატერია ქმნის ბიოსფეროს. ბიოსფერო არის დედამიწის გარსი, რომელიც გარდაიქმნება ცოცხალი ორგანიზმების მოქმედებით.

ცოცხალი ორგანიზმების ქიმიური შემადგენლობა შეიძლება გამოიხატოს ორი ფორმით: ატომური და მოლეკულური. ატომური (ელემენტური) შემადგენლობაახასიათებს ცოცხალ ორგანიზმებში შემავალი ელემენტების ატომების თანაფარდობას. მოლეკულური (მატერიალური) შემადგენლობაასახავს ნივთიერებების მოლეკულების თანაფარდობას.

მათი ფარდობითი შინაარსიდან გამომდინარე, ელემენტები, რომლებიც ქმნიან ცოცხალ ორგანიზმებს, ჩვეულებრივ იყოფა სამ ჯგუფად:

მაკრონუტრიენტები- O, C, H, N (სულ დაახლოებით 98-99%, მათი
ასევე მოუწოდა ძირითადი), Ca, K, Si, Mg, P, S, Na, Cl, Fe (ჯამში დაახლოებით 1-2%). მაკროელემენტები შეადგენენ ცოცხალი ორგანიზმების პროცენტული შემადგენლობის ძირითად ნაწილს.

მიკროელემენტები - Mn, Co, Zn, Cu, B, I, F და ა.შ. მათი საერთო შემცველობა ცოცხალ მატერიაში არის დაახლოებით 0,1%.

ულტრამიკროელემენტები-- Se, U, Hg, Ra, Au, Ag და ა.შ. მათი შემცველობა ცოცხალ მატერიაში ძალიან მცირეა (0,01%-ზე ნაკლები) და მათი უმეტესობის ფიზიოლოგიური როლი არ არის გამჟღავნებული.

ქიმიურ ელემენტებს, რომლებიც ქმნიან ცოცხალ ორგანიზმებს და ამავდროულად ასრულებენ ბიოლოგიურ ფუნქციებს, ე.წ ბიოგენური.ისინიც კი, რომლებიც უმნიშვნელო რაოდენობითაა უჯრედებში, ვერაფრით შეიცვლება და აბსოლუტურად აუცილებელია სიცოცხლისთვის.

ქიმიური ელემენტები უჯრედების ნაწილია იონებისა და არაორგანული და ორგანული ნივთიერებების მოლეკულების სახით. უჯრედში ყველაზე მნიშვნელოვანი არაორგანული ნივთიერებებია წყალი და მინერალური მარილები, ყველაზე მნიშვნელოვანი ორგანული ნივთიერებებია ნახშირწყლები, ლიპიდები, ცილები და ნუკლეინის მჟავები.

ნახშირწყლები- ორგანული ნაერთები, რომლებიც შეიცავს ნახშირბადს, წყალბადს და ჟანგბადს. ისინი იყოფა მარტივ (მონოსაქარიდებად) და რთულებად (პოლისაქარიდებად). ნახშირწყლები არის ენერგიის მთავარი წყარო უჯრედული აქტივობის ყველა ფორმისთვის. ისინი მონაწილეობენ მცენარის ძლიერი ქსოვილების (კერძოდ, ცელულოზის) მშენებლობაში და ასრულებენ ორგანიზმებში სარეზერვო ნუტრიენტების როლს. ნახშირწყლები მწვანე მცენარეებში ფოტოსინთეზის პირველადი პროდუქტია.

ლიპიდები- ეს არის ცხიმის მსგავსი ნივთიერებები, რომლებიც ცუდად ხსნადია წყალში (შედგება ნახშირბადის და წყალბადის ატომებისგან). ლიპიდები მონაწილეობენ უჯრედული დანაყოფების (მემბრანების) მშენებლობაში და ცუდად ატარებენ სითბოს, რითაც ასრულებენ დამცავ ფუნქციას. გარდა ამისა, ლიპიდები შესანახი ნუტრიენტებია.

ციყვებიისინი წარმოადგენს პროტეინოგენური ამინომჟავების ერთობლიობას (20 ცალი) და შედგება 30-50% AK-ისგან. ცილები დიდი ზომისაა, არსებითად მაკრომოლეკულებია. ცილები მოქმედებენ როგორც ბუნებრივი კატალიზატორები ქიმიური პროცესებისთვის. პროტეინები ასევე შეიცავს ლითონებს, როგორიცაა რკინა, მაგნიუმი და მანგანუმი.

Ნუკლეინის მჟავა(NK) ქმნიან უჯრედის ბირთვს. არსებობს NA-ს 2 ძირითადი ტიპი: დნმ - დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავა და რნმ - რიბონუკლეინის მჟავა. NC-ები არეგულირებენ სინთეზის პროცესს და გადასცემენ მემკვიდრეობით ინფორმაციას თაობიდან თაობას.

დედამიწაზე მცხოვრები ყველა ცოცხალი ორგანიზმი არის ღია სისტემები, რომლებიც დამოკიდებულია მატერიისა და ენერგიის მიწოდებაზე გარედან. მატერიისა და ენერგიის მოხმარების პროცესს ე.წ საკვები.ყველა ცოცხალი ორგანიზმი კვების მეთოდის მიხედვით იყოფა აუტოტროფებად და ჰეტეროტროფებად.

ავტოტროფები(ავტოტროფული ორგანიზმები) - ორგანიზმები, რომლებიც იყენებენ ნახშირორჟანგს ნახშირბადის წყაროდ (მცენარეები და ზოგიერთი ბაქტერია). სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს არის ორგანიზმები, რომლებსაც შეუძლიათ შექმნან ორგანული ნაერთები არაორგანულისგან - ნახშირორჟანგი, წყალი, მინერალური მარილები (ეს, პირველ რიგში, მოიცავს მცენარეებს, რომლებიც ახორციელებენ ფოტოსინთეზს).

ჰეტეროტროფები(ჰეტეროტროფული ორგანიზმები) - ორგანიზმები, რომლებიც იყენებენ ორგანულ ნაერთებს ნახშირბადის წყაროდ (ცხოველები, სოკოები და ბაქტერიების უმეტესობა). სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს არის ორგანიზმები, რომლებსაც არ შეუძლიათ შექმნან ორგანული ნივთიერებები არაორგანულიდან, მაგრამ საჭიროებენ მზა ორგანულ ნივთიერებებს (მიკროორგანიზმები და ცხოველები).

არ არსებობს მკაფიო საზღვარი ავტო- და ჰეტეროტროფებს შორის. მაგალითად, ევგენოიდური ორგანიზმები (ფლაგელატები) აერთიანებენ კვების აუტოტროფულ და ჰეტეროტროფულ რეჟიმებს.

თავისუფალ ჟანგბადთან მიმართებაში ორგანიზმები იყოფა სამ ჯგუფად: აერობები, ანაერობები და ფაკულტატური ფორმები.

აერობები- ორგანიზმები, რომლებსაც შეუძლიათ მხოლოდ ჟანგბადის გარემოში ცხოვრება (ცხოველები, მცენარეები, ზოგიერთი ბაქტერია და სოკო).

ანაერობები- ორგანიზმები, რომლებსაც არ შეუძლიათ ჟანგბადის გარემოში ცხოვრება (ზოგიერთი ბაქტერია).

არჩევითი ფორმები- ორგანიზმები, რომლებსაც შეუძლიათ ცხოვრება როგორც ჟანგბადის თანდასწრებით, ასევე მის გარეშე (ზოგიერთი ბაქტერია და სოკო).

ამჟამად ცოცხალი არსებების მთელი სამყარო დაყოფილია 3 დიდ სისტემატურ ჯგუფად:

ბიოსფეროში სიცოცხლის ყველაზე დიდი კონცენტრაცია შეინიშნება დედამიწის გარსებს შორის კონტაქტის საზღვრებზე: ატმოსფერო და ლითოსფერო (ხმელეთის ზედაპირი), ატმოსფერო და ჰიდროსფერო (ოკეანის ზედაპირი) და განსაკუთრებით სამი ჭურვის საზღვრებზე - ატმოსფერო, ჰიდროსფერო და ლითოსფერო (სანაპირო ზონები). ეს ის ადგილებია, სადაც ცხოვრების უდიდესი კონცენტრაციაა V.I. ვერნადსკიმ მათ "სიცოცხლის ფილმები" უწოდა. ამ ზედაპირებიდან მაღლა და ქვევით ცოცხალი ნივთიერების კონცენტრაცია მცირდება.

ცოცხალი მატერიის ძირითადი უნიკალური მახასიათებლები, რომლებიც განსაზღვრავენ მის უკიდურესად მაღალ ტრანსფორმაციულ აქტივობას, მოიცავს შემდეგს:

მთელი თავისუფალი სივრცის სწრაფად დაკავების (დაუფლების) შესაძლებლობა.ეს თვისება დაკავშირებულია როგორც ინტენსიურ გამრავლებასთან, ასევე ორგანიზმების უნართან, ინტენსიურად გაზარდონ სხეულის ზედაპირი ან მათ მიერ წარმოქმნილი თემები.

მოძრაობა არა მხოლოდ პასიური, არამედ აქტიურია.ანუ არა მარტო გრავიტაციის, გრავიტაციული ძალების და ა.შ., არამედ წყლის ნაკადის, გრავიტაციის, ჰაერის დინების და ა.შ.

სტაბილურობა სიცოცხლის განმავლობაში და სწრაფი დაშლა სიკვდილის შემდეგ(ნივთიერების ციკლებში ჩართვა). თვითრეგულირების წყალობით, ცოცხალ ორგანიზმებს შეუძლიათ შეინარჩუნონ მუდმივი ქიმიური შემადგენლობა და შიდა გარემო პირობები, მიუხედავად გარე გარემო პირობების მნიშვნელოვანი ცვლილებებისა. სიკვდილის შემდეგ ეს უნარი იკარგება და ორგანული ნაშთები ძალიან სწრაფად ნადგურდება. შედეგად მიღებული ორგანული და არაორგანული ნივთიერებები შედის ციკლებში.

მაღალი ადაპტაციის უნარი (ადაპტაცია)სხვადასხვა პირობებს და ამასთან დაკავშირებით არა მხოლოდ ცხოვრების ყველა გარემოს (წყალში, ხმელეთ-ჰაერს, ნიადაგს, ორგანიზმის) განვითარებას, არამედ ფიზიკურ და ქიმიურ პარამეტრებს (მიკროორგანიზმები გვხვდება თერმული წყაროებში). 140 o C-მდე ტემპერატურით, ბირთვული რეაქტორების წყლებში, უჟანგბადო გარემოში).

ფენომენალურად მაღალი რეაქციის სიჩქარე.ის რამდენიმე რიგით მეტია, ვიდრე არაცოცხალ მატერიაში.

ცოცხალი მატერიის განახლების მაღალი მაჩვენებელი.ცოცხალი ნივთიერების მხოლოდ მცირე ნაწილი (პროცენტის ნაწილი) არის დაცული ორგანული ნარჩენების სახით, დანარჩენი კი მუდმივად შედის მიმოქცევის პროცესებში.

ცოცხალი მატერიის ყველა ჩამოთვლილი თვისება განისაზღვრება მასში დიდი ენერგიის მარაგების კონცენტრაციით.

ცოცხალი ნივთიერების შემდეგი ძირითადი გეოქიმიური ფუნქციები გამოირჩევა:

ენერგია (ბიოქიმიური)- ორგანულ ნივთიერებებში მზის ენერგიის შეკვრა და შენახვა და ენერგიის შემდგომი გაფრქვევა ორგანული ნივთიერებების მოხმარებისა და მინერალიზაციის დროს. ეს ფუნქცია დაკავშირებულია კვებასთან, სუნთქვასთან, რეპროდუქციასთან და ორგანიზმების სხვა სასიცოცხლო პროცესებთან.

გაზი- ცოცხალი ორგანიზმების უნარი შეცვალონ და შეინარჩუნონ თავიანთი ჰაბიტატისა და მთლიანად ატმოსფეროს გარკვეული გაზის შემადგენლობა. ბიოსფეროს განვითარებაში ორი გარდამტეხი წერტილი (პუნქტი) დაკავშირებულია გაზის ფუნქციასთან. პირველი მათგანი თარიღდება იმ დროით, როდესაც ატმოსფეროში ჟანგბადის შემცველობამ მიაღწია თანამედროვე დონის დაახლოებით 1%-ს. ამან გამოიწვია პირველი აერობული ორგანიზმების გამოჩენა (შეუძლიათ იცხოვრონ მხოლოდ ჟანგბადის შემცველ გარემოში). მეორე შემობრუნების მომენტი დაკავშირებულია იმ დროს, როდესაც ჟანგბადის კონცენტრაციამ მიაღწია მისი ამჟამინდელი დონის დაახლოებით 10%-ს. ამან შექმნა პირობები ოზონის სინთეზისთვის და ატმოსფეროს ზედა ფენებში ოზონის შრის წარმოქმნისთვის, რამაც შესაძლებელი გახადა ორგანიზმების მიწის კოლონიზაცია.

კონცენტრაცია- ცოცხალი ორგანიზმების მიერ გარემოდან „დაჭერა“ და მათში ბიოგენური ქიმიური ელემენტების ატომების დაგროვება. ცოცხალი ნივთიერების კონცენტრაციის უნარი ზრდის ორგანიზმებში ქიმიური ელემენტების ატომების შემცველობას გარემოსთან შედარებით, სიდიდის რამდენიმე რიგით. ცოცხალი ნივთიერების კონცენტრაციის აქტივობის შედეგია წვადი მინერალების, კირქვების, მადნის საბადოების წარმოქმნა და ა.შ.

ოქსიდაციურად-რედუქციული - სხვადასხვა ნივთიერების დაჟანგვა და შემცირება ცოცხალი ორგანიზმების მონაწილეობით. ცოცხალი ორგანიზმების გავლენით ხდება ცვლადი ვალენტობის მქონე ელემენტების ატომების ინტენსიური მიგრაცია (Fe, Mn, S, P, N და სხვ.), იქმნება მათი ახალი ნაერთები, დეპონირდება სულფიდები და მინერალური გოგირდი, წარმოიქმნება წყალბადის სულფიდი.

Გამანადგურებელი- ორგანიზმების და მათი სასიცოცხლო აქტივობის პროდუქტების განადგურება როგორც ორგანული ნივთიერებების, ასევე ინერტული ნივთიერებების ნარჩენების. ამ მხრივ ყველაზე მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ დეკომპოზიტორები (დესტრუქტორები) - საპროფიტული სოკოები და ბაქტერიები.

ტრანსპორტი- მატერიისა და ენერგიის გადაცემა ორგანიზმების მოძრაობის აქტიური ფორმის შედეგად.

გარემოს ფორმირება- გარემოს ფიზიკური და ქიმიური პარამეტრების ტრანსფორმაცია. გარემოს ფორმირების ფუნქციის შედეგია მთელი ბიოსფერო და ნიადაგი, როგორც ერთ-ერთი ჰაბიტატი და მეტი ადგილობრივი სტრუქტურა.

გაფანტვა- კონცენტრაციის საპირისპირო ფუნქცია - ნივთიერებების დისპერსია გარემოში. მაგალითად, ნივთიერების დისპერსია, როდესაც ორგანიზმები გამოყოფენ ექსკრემენტებს, ცვლიან მთლიანობას და ა.შ.

ინფორმაცია- ცოცხალი ორგანიზმების მიერ გარკვეული ინფორმაციის დაგროვება, მისი კონსოლიდაცია მემკვიდრეობით სტრუქტურებში და გადაცემა მომდევნო თაობებზე. ეს არის ადაპტაციის მექანიზმების ერთ-ერთი გამოვლინება.

ადამიანის ბიოგეოქიმიური აქტივობა- ბიოსფერული ნივთიერებების ტრანსფორმაცია და მოძრაობა ადამიანის საქმიანობის შედეგად ადამიანების ეკონომიკური და საყოფაცხოვრებო საჭიროებებისთვის. მაგალითად, ნახშირბადის კონცენტრატორების გამოყენება - ნავთობი, ქვანახშირი, გაზი.

ამრიგად, ბიოსფერო არის რთული დინამიური სისტემა, რომელიც იჭერს, აგროვებს და გადასცემს ენერგიას ცოცხალ მატერიასა და გარემოს შორის ნივთიერებების გაცვლის გზით.

ცოცხალი ნივთიერების მასა მთელი ბიოსფეროს მასის მხოლოდ 0,01%-ია. მიუხედავად ამისა, ბიოსფეროს ცოცხალი მატერია მისი ყველაზე მნიშვნელოვანი კომპონენტია.

ბიოსფეროში სიცოცხლის ყველაზე დიდი კონცენტრაცია შეინიშნება დედამიწის გარსებს შორის კონტაქტის საზღვრებზე: ატმოსფერო და ლითოსფერო (ხმელეთის ზედაპირი), ატმოსფერო და ჰიდროსფერო (ოკეანის ზედაპირი) და განსაკუთრებით სამი ჭურვის საზღვრებზე - ატმოსფერო, ჰიდროსფერო და ლითოსფერო (სანაპირო ზონები). ეს ის ადგილებია, სადაც ცხოვრების უდიდესი კონცენტრაციაა V.I. ვერნადსკიმ მათ "სიცოცხლის ფილმები" უწოდა. ამ ზედაპირებიდან მაღლა და ქვევით ცოცხალი ნივთიერების კონცენტრაცია მცირდება.

ეკოლოგიის მიერ შესწავლილი ყველა სისტემა შეიცავს ბიოტიკურ კომპონენტებს, რომლებიც ერთად ქმნიან ცოცხალ მატერიას.

ტერმინი "ცოცხალი მატერია" შემოიღო ლიტერატურაში V.I. ვერნადსკიმ, რომლითაც მან ესმოდა ყველა ცოცხალი ორგანიზმის მთლიანობას, გამოხატული მასით, ენერგიით და ქიმიური შემადგენლობით. დედამიწაზე სიცოცხლე ყველაზე გამორჩეული პროცესია მის ზედაპირზე, რომელიც იღებს მზის მაცოცხლებელ ენერგიას და ამოქმედებს პერიოდული ცხრილის თითქმის ყველა ქიმიურ ელემენტს.

თანამედროვე შეფასებით, ბიოსფეროში ცოცხალი ნივთიერების საერთო მასა დაახლოებით 2400 მილიარდი ტონაა (ცხრილი).

ცხრილი ცოცხალი ნივთიერების მთლიანი მასა ბიოსფეროში

კონტინენტების ზედაპირზე ცოცხალი ნივთიერების მასა 800-ჯერ აღემატება მსოფლიო ოკეანის ბიომასას. კონტინენტების ზედაპირზე მცენარეები მკვეთრად ჭარბობენ მასით ცხოველებზე. ოკეანეში ჩვენ ვხედავთ საპირისპირო ურთიერთობას: ზღვის ბიომასის 93,7% ცხოველებზე მოდის. ეს ძირითადად განპირობებულია იმით, რომ საზღვაო გარემო უზრუნველყოფს ცხოველთა კვების ყველაზე ხელსაყრელ პირობებს. ყველაზე პატარა მცენარეული ორგანიზმები, რომლებიც ქმნიან ფიტოპლანქტონს და ცხოვრობენ ზღვებისა და ოკეანეების განათებულ ზონაში, სწრაფად ჭამენ საზღვაო ცხოველებს და, ამრიგად, ორგანული ნივთიერებების მცენარეებიდან ცხოველურ ფორმაზე გადასვლა მკვეთრად ცვლის ბიომასას ცხოველთა უპირატესობისკენ.

მთელ ცოცხალ მატერიას თავის მასაში უმნიშვნელო ადგილი უჭირავს დედამიწის ნებისმიერ ზედა გეოსფეროსთან შედარებით. მაგალითად, ატმოსფეროს მასა 2150-ჯერ მეტია, ჰიდროსფერო 602000-ჯერ მეტია და დედამიწის ქერქი 1670000-ჯერ მეტია.

თუმცა, გარემოზე აქტიური ზემოქმედების თვალსაზრისით, ცოცხალ მატერიას განსაკუთრებული ადგილი უკავია და თვისობრივად ძალიან განსხვავდება ბიოსფეროს შემადგენელი სხვა არაორგანული ბუნებრივი წარმონაქმნებისაგან. უპირველეს ყოვლისა, ეს განპირობებულია იმით, რომ ცოცხალი ორგანიზმები, ბიოლოგიური კატალიზატორების (ფერმენტების) წყალობით, ასრულებენ, აკადემიკოს ლ. ბერგ, ფიზიკოქიმიური თვალსაზრისით, რაღაც წარმოუდგენელია. მაგალითად, მათ შეუძლიათ თავიანთ სხეულში ატმოსფეროდან მოლეკულური აზოტის დაფიქსირება ბუნებრივი გარემოსთვის დამახასიათებელ ტემპერატურასა და წნევაზე.

სამრეწველო პირობებში ატმოსფერული აზოტის ამიაკთან (NH 3) შეერთებისთვის საჭიროა ტემპერატურა დაახლოებით 500 o C და წნევა 300-500 ატმოსფერო. ცოცხალ ორგანიზმებში ნივთიერებათა ცვლის დროს ქიმიური რეაქციების სიჩქარე იზრდება რამდენიმე რიგით.

და. ამასთან დაკავშირებით, ვერნადსკიმ ცოცხალ მატერიას უკიდურესად გააქტიურებული მატერიის ფორმა უწოდა.

ცოცხალი მატერიის ძირითად უნიკალურ მახასიათებლებზე, რაც განსაზღვრავს მის მაღალს ტრანსფორმაციული საქმიანობა, შეიძლება მიეკუთვნოს:

1. თავისუფალი სივრცის სწრაფად დაკავების უნარი რაც დაკავშირებულია როგორც ინტენსიურ გამრავლებასთან, ასევე ორგანიზმების უნართან, ინტენსიურად გაზარდონ სხეულის ზედაპირი ან მათ მიერ წარმოქმნილი თემები ( სისრულე ცხოვრება ).

2. მოძრაობა არ არის მხოლოდ პასიური (გრავიტაციის გავლენის ქვეშ) , არამედ აქტიურიც. მაგალითად, წყლის, გრავიტაციის, ჰაერის დინების საწინააღმდეგოდ.

3. სტაბილურობა სიცოცხლის განმავლობაში და სწრაფი დაშლა სიკვდილის შემდეგ (ციკლებში ჩართვა), მაღალი ფიზიკოქიმიური აქტივობის შენარჩუნებით.

4. მაღალი ადაპტირება (ადაპტაცია) სხვადასხვა პირობებთან და ამასთან დაკავშირებით არა მხოლოდ ცხოვრების ყველა გარემოს (წყალში, ხმელეთ-ჰაერზე, ნიადაგზე) განვითარებაზე, არამედ ფიზიკურ და ქიმიურ პარამეტრებში უკიდურესად რთული.

5. ქიმიური რეაქციების ფენომენალურად მაღალი სიჩქარე . ის რამდენიმე რიგით მეტია, ვიდრე უსულო ბუნებაში. ამ თვისების შეფასება შესაძლებელია ორგანიზმების მიერ ნივთიერების გადამუშავების სიჩქარით სიცოცხლის პროცესში. მაგალითად, ზოგიერთი მწერის ქიაყელები დღეში ამუშავებენ ნივთიერების რაოდენობას, რომელიც 100-200-ჯერ აღემატება მათ სხეულის წონას.

6. ცოცხალი მატერიის განახლების მაღალი მაჩვენებელი . შეფასებულია, რომ საშუალოდ ბიოსფეროსთვის ეს არის დაახლოებით 8 წელი (ხმელეთისთვის ეს არის 14 წელი, ხოლო ოკეანესთვის, სადაც ჭარბობენ ორგანიზმები მოკლე სიცოცხლის ხანგრძლივობით, ეს არის 33 დღე).

7. მრავალფეროვანი ფორმები, ზომები და ქიმიური პარამეტრები , მნიშვნელოვნად აღემატება ბევრ კონტრასტს უსულო, ინერტულ მატერიაში.

8. ინდივიდუალობა (მსოფლიოში არ არსებობს იდენტური სახეობები და თუნდაც ინდივიდები).

ცოცხალი ნივთიერების ყველა ჩამოთვლილი და სხვა თვისება განისაზღვრება მასში დიდი ენერგიის მარაგების კონცენტრაციით. და. ვერნადსკიმ აღნიშნა, რომ მხოლოდ ვულკანური ამოფრქვევის დროს წარმოქმნილ ლავას შეუძლია კონკურენცია გაუწიოს ცოცხალ მატერიას ენერგიის გაჯერებით.

ცოცხალი მატერიის ფუნქციები. ბიოსფეროში ცოცხალი მატერიის მთელი აქტივობა, გარკვეული თანმიმდევრობით, შეიძლება შემცირდეს რამდენიმე ფუნდამენტურ ფუნქციამდე, რამაც შეიძლება მნიშვნელოვნად შეავსოს მისი ტრანსფორმაციული ბიოსფერო-გეოლოგიური აქტივობის გაგება.

1. ენერგია . ეს ერთ-ერთი უმნიშვნელოვანესი ფუნქცია დაკავშირებულია ფოტოსინთეზის პროცესში ენერგიის შენახვასთან, მის გადაცემასთან კვებითი ჯაჭვების მეშვეობით და მიმდებარე სივრცეში გაფრქვევასთან.

2. გაზი - ასოცირდება ჰაბიტატისა და მთლიანად ატმოსფეროს გარკვეული გაზის შემადგენლობის შეცვლისა და შენარჩუნების უნართან.

3. რედოქსი - ასოცირდება ისეთი პროცესების ინტენსივობის მატებასთან, როგორიცაა დაჟანგვა და შემცირება ცოცხალი ნივთიერების გავლენის ქვეშ.

4. კონცენტრაცია - ორგანიზმების უნარი მოახდინოს დისპერსიული ქიმიური ელემენტების კონცენტრირება მათ სხეულში, გაზარდოს მათი შემცველობა რამდენიმე რიგით გარემოსთან შედარებით, ხოლო ცალკეული ორგანიზმების სხეულში - მილიონჯერ. კონცენტრაციის აქტივობის შედეგია წვადი მინერალების, კირქვების, მადნის საბადოების საბადოები და ა.შ.

5. Გამანადგურებელი - ორგანიზმებისა და მათი სასიცოცხლო აქტივობის პროდუქტების განადგურება, მათ შორის სიკვდილის შემდეგ, როგორც თავად ორგანული ნივთიერებების ნარჩენების, ასევე ინერტული ნივთიერებების განადგურება. ამ ფუნქციის ძირითადი მექანიზმი დაკავშირებულია ნივთიერებების მიმოქცევასთან. ამ მხრივ ყველაზე მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ სიცოცხლის ქვედა ფორმები - სოკოები, ბაქტერიები (დესტრუქტორები, დამშლელები).

6. ტრანსპორტი - მატერიისა და ენერგიის გადაცემა ორგანიზმების მოძრაობის აქტიური ფორმის შედეგად. ხშირად ასეთი გადაცემა ხორციელდება უზარმაზარ დისტანციებზე, მაგალითად, ცხოველების მიგრაციისა და მიგრაციის დროს.

7. გარემოს ფორმირება . ეს ფუნქცია დიდწილად წარმოადგენს სხვა ფუნქციების კომბინირებული მოქმედების შედეგს. საბოლოო ჯამში, ეს დაკავშირებულია გარემოს ფიზიკური და ქიმიური პარამეტრების ტრანსფორმაციასთან. ეს ფუნქცია შეიძლება განვიხილოთ უფრო ფართო და ვიწრო გაგებით. ფართო გაგებით, ამ ფუნქციის შედეგია მთელი ბუნებრივი გარემო. იგი შეიქმნა ცოცხალი ორგანიზმების მიერ და ისინი ასევე ინარჩუნებენ მის პარამეტრებს შედარებით სტაბილურ მდგომარეობაში თითქმის ყველა გეოსფეროში. ვიწრო გაგებით, ცოცხალი მატერიის გარემოს შემქმნელი ფუნქცია ვლინდება, მაგალითად, ნიადაგების განადგურებისგან (ეროზიისგან) წარმოქმნაში და შენარჩუნებაში, დაბინძურებისგან ჰაერისა და წყლის გაწმენდაში, მიწისქვეშა წყლების წყაროების კვების გაძლიერებაში. და ა.შ.

8. გაფანტვა კონცენტრაციის საპირისპირო ფუნქცია. იგი ვლინდება ორგანიზმების ტროფიკული (კვებითი) და სატრანსპორტო აქტივობებით. მაგალითად, მატერიის დისპერსია, როდესაც ორგანიზმები გამოყოფენ ექსკრემენტებს, ორგანიზმების სიკვდილი სივრცეში სხვადასხვა სახის მოძრაობის დროს, ან მთლიანობაში ცვლილებები.

9. ინფორმაცია ცოცხალი მატერიის ფუნქცია გამოიხატება იმით, რომ ცოცხალი ორგანიზმები და მათი საზოგადოებები აგროვებენ ინფორმაციას, აერთიანებენ მას მემკვიდრეობით სტრუქტურებში და გადასცემენ მას შემდგომ თაობებს. ეს არის ადაპტაციის მექანიზმების ერთ-ერთი გამოვლინება.

ფორმების უზარმაზარი მრავალფეროვნების მიუხედავად, მთელი ცოცხალი მატერია ფიზიკურად და ქიმიურად გაერთიანებულია . და ეს არის მთელი ორგანული სამყაროს ერთ-ერთი ძირითადი კანონი - ცოცხალი მატერიის ფიზიკური და ქიმიური ერთიანობის კანონი. აქედან გამომდინარეობს, რომ არ არსებობს ფიზიკური ან ქიმიური აგენტი, რომელიც სასიკვდილო იქნება ზოგიერთი ორგანიზმისთვის და აბსოლუტურად უვნებელი სხვებისთვის. განსხვავება მხოლოდ რაოდენობრივია – ზოგი ორგანიზმი უფრო მგრძნობიარეა, ზოგი ნაკლებად, ზოგი უფრო სწრაფად ადაპტირდება, ზოგიც ნელა. ამ შემთხვევაში ადაპტაცია ხდება ბუნებრივი გადარჩევის პროცესში, ე.ი. იმ პირთა გარდაცვალების გამო, რომლებმაც ვერ შეძლეს ახალ პირობებთან შეგუება.

ამრიგად, ბიოსფერო არის რთული დინამიური სისტემა, რომელიც იჭერს, აგროვებს და გადასცემს ენერგიას ცოცხალ მატერიასა და გარემოს შორის ნივთიერებების გაცვლის გზით.

ცოცხალი მატერიის თვისებები.

ცოცხალი მატერია, კონცეფცია.

ლექცია 3. პლანეტის ცოცხალი მატერია.

V.I. ვერნადსკის დოქტრინაში ნათქვამია, რომ ცოცხალი მატერია (ცოცხალი ორგანიზმების მთლიანობა) განსაზღვრავს და იმორჩილებს. მთლიანადსხვა პლანეტარული პროცესები. თუ ის თანაბრად ნაწილდება დედამიწის ზედაპირზე, მაშინ ცოცხალი ორგანიზმები ქმნიან ფენას 5 მმ სისქით. მაგრამ, მიუხედავად ამისა, მათი როლი დიდია. მნიშვნელოვანი ადგილი უკავია მცენარეთა მწვანე ცოცხალ ნივთიერებას, რადგან ის ავტოტროფულია და შეუძლია მზის ენერგიის დაგროვება და ორგანული ნაერთების ქიმიური ბმების ენერგიად გარდაქმნა.

ცოცხალი ორგანიზმები გარდაქმნიან კოსმოსურ სხივურ ენერგიას მიწიერ ქიმიურ ენერგიად და ქმნიან ჩვენი სამყაროს უსაზღვრო მრავალფეროვნებას. მათი სუნთქვით, კვებით, მეტაბოლიზმით, სიკვდილითა და დაშლით, რაც ასობით მილიონი წლის განმავლობაში მიმდინარეობს, ისინი წარმოშობენ გრანდიოზულ პლანეტარული პროცესს - ქიმიური ელემენტების მიგრაცია,ან მათი ციკლი.

ცოცხალი მატერია, ვერნადსკის თეორიის მიხედვით, არის ბიოგეოქიმიური ფაქტორი პლანეტარული მასშტაბით, რომლის გავლენით გარდაიქმნება როგორც გარემომცველი აბიოტური სფერო, ასევე თავად ცოცხალი ორგანიზმები. კირქვის ფენები, ქვანახშირის საბადოები, რკინის მადნები - ეს ყველაფერი სიცოცხლის ძალის აქტივობის გამოვლინებაა.

ცოცხალი მატერია, მიუხედავად მისი უზარმაზარი მრავალფეროვნებისა, გაერთიანებულია მის ატომურ საფუძველში. ატომური მიგრაცია ხდება არა მხოლოდ თავად ორგანიზმებს შორის, არამედ ორგანიზმიდან გარემოსა და უკან. ეს არ მოხდებოდა, თუ ორგანიზმების ქიმიური შემადგენლობა ახლოს არ იქნებოდა დედამიწის ქერქის ქიმიურ შემადგენლობასთან. და ამ უკანასკნელის ქიმიური შემადგენლობა განისაზღვრება არა მხოლოდ გეოლოგიური მიზეზებით, არამედ კოსმიური ბუნების კანონებით (მაგალითად, ატომების აგებულებით). ამიტომ, ვერნადსკის აზრით, სიცოცხლე კოსმიური პროცესია. ორგანიზმებში ჭარბობს პერიოდული სისტემის მსუბუქი ელემენტები: H, C, N, O, Na, Mg, P, S, K, Ca და სხვ.

ტერმინი "ცოცხალი მატერია" ლიტერატურაში შემოიტანა V.I. ვერნადსკიმ. ამით მას ესმოდა ყველა ცოცხალი ორგანიზმის მთლიანობა, გამოხატული მასით, ენერგიით და ქიმიური შემადგენლობით.

ვერნადსკის აზრით, ცოცხალი მატერია შედგება შვიდი მრავალფეროვანი, მაგრამ გეოლოგიურად ურთიერთდაკავშირებული ნაწილისაგან: ცოცხალი მატერია; ნუტრიენტი; ინერტული ნივთიერება; ბიოინერტული ნივთიერება; რადიოაქტიური ნივთიერება; გაფანტული ატომები; კოსმოსური წარმოშობის ნივთიერება. ბიოსფეროში ან ცოცხალი მატერია ან მისი ბიოგეოქიმიური აქტივობის კვალი ყველგან გვხვდება. ატმოსფერული აირები (ჟანგბადი, აზოტი, ნახშირორჟანგი), ბუნებრივი წყლები, აგრეთვე კაუსტობიოლიტები (ზეთები, ნახშირი), კირქვები, თიხა და მათი მეტამორფული წარმოებულები (ფიქლები, მარმარილოები, გრანიტები და ა.შ.) ძირითადად წარმოიქმნება ცოცხალი ნივთიერებით პლანეტა. ვერნადსკიმ დედამიწის ქერქის ფენები, რომლებიც ამჟამად მოკლებულია ცოცხალ მატერიას, მაგრამ მის მიერ გეოლოგიურ წარსულში დამუშავებული იყო, მიაწერა "ყოფილი ბიოსფეროს" რეგიონს. ბიოსფერო სტრუქტურითა და შემადგენლობით მოზაიკურია, რომელიც ასახავს დედამიწის სახის გეოქიმიურ და გეოფიზიკურ ჰეტეროგენულობას (ოკეანეები, ტბები, მთები, ხეობები, ვაკეები და ა. ჩვენს დროში. ჰიდროსფეროში ცოცხალი ნივთიერების მაქსიმალური შემცველობა შემოიფარგლება არაღრმა წყლებით, მინიმალური - ღრმა წყლებით (უფსკრული); ხმელეთზე ეს უთანასწორობა გამოიხატება ბიოგეოცენოტიკური საფარის მოზაიკაში (ტყეები, ჭაობები, სტეპები, უდაბნოები და ა.შ.) ცოცხალი ნივთიერების მინიმალური სიმკვრივით მაღალმთიანეთში, უდაბნოებსა და პოლარულ რეგიონებში.

უსულო ბუნების ნივთიერებები კლასიფიცირდება როგორც ინერტული (მაგალითად, მინერალები). ბუნებაში, გარდა ამისა, საკმაოდ ფართოდ არის წარმოდგენილი ბიოინერტული ნივთიერებები, რომელთა წარმოქმნა და შემადგენლობა განისაზღვრება ცოცხალი და ინერტული კომპონენტებით (მაგალითად, ნიადაგი, წყალი).

ცოცხალი მატერია- ბიოსფეროს საფუძველი, თუმცა იგი მის უკიდურესად უმნიშვნელო ნაწილს შეადგენს. თუ ის იზოლირებულია სუფთა სახით და თანაბრად გადანაწილდება დედამიწის ზედაპირზე, ეს იქნება დაახლოებით 2 სმ ფენა ან მთელი ბიოსფეროს მოცულობის უკიდურესად მცირე ნაწილი, რომლის სისქე იზომება ათეულ კილომეტრში. . რა არის ასეთი მაღალი ქიმიური აქტივობის და ცოცხალი მატერიის გეოლოგიური როლის მიზეზი?

უპირველეს ყოვლისა, ეს გამოწვეულია იმით, რომ ცოცხალი ორგანიზმები, ბიოლოგიური კატალიზატორების (ფერმენტების) წყალობით, აკეთებენ, აკადემიკოს L. S. Berg-ის სიტყვებით, რაღაც წარმოუდგენელს ფიზიკოქიმიური თვალსაზრისით. მაგალითად, მათ შეუძლიათ თავიანთ სხეულში ატმოსფეროდან მოლეკულური აზოტის დაფიქსირება ბუნებრივი გარემოსთვის დამახასიათებელ ტემპერატურასა და წნევაზე. სამრეწველო პირობებში ატმოსფერული აზოტის ამიაკთან შეკავშირებისთვის საჭიროა დაახლოებით 500°C ტემპერატურა და 300-500 ატმოსფერო წნევა.

ცოცხალ ორგანიზმებში ნივთიერებათა ცვლის დროს ქიმიური რეაქციების სიჩქარე იზრდება რიგით ან რამდენიმე რიგით. ამასთან დაკავშირებით, V.I. ვერნადსკიმ ცოცხალ მატერიას უწოდა უკიდურესად გააქტიურებული მატერია.