Živá hmota. Funkcie živej hmoty v biosfére

Vedcom trvalo mnoho stoviek rokov, kým vysvetlili procesy prebiehajúce na našej planéte. Poznatky sa postupne hromadili, teoretický a faktografický materiál pribúdal. Dnes sa ľuďom darí nájsť vysvetlenie mnohých prírodných javov, zasahovať do ich priebehu, meniť ich či usmerňovať.

Nebolo tiež okamžite jasné, akú úlohu zohráva živý svet vo všetkých mechanizmoch prírody. Ruskému filozofovi, biogeochemistovi V.I.Vernadskému sa však podarilo vytvoriť teóriu, ktorá sa stala základom a je ním dodnes. Práve ona vysvetľuje, čo je celá naša planéta, aké sú vzťahy medzi všetkými jej účastníkmi. A čo je najdôležitejšie, práve táto teória odpovedá na otázku o úlohe živých bytostí na planéte Zem. Volalo sa to teória Zeme.

Biosféra a jej štruktúra

Vedec navrhol nazvať biosférou celú oblasť živých a neživých vecí, ktoré sú v úzkom kontakte a v dôsledku spoločnej činnosti prispievajú k tvorbe určitých geochemických zložiek prírody.

To znamená, že biosféra zahŕňa tieto štrukturálne časti Zeme:

• spodná časť atmosféry k ozónovej vrstve;
• celá hydrosféra;
• horná úroveň litosféry - pôda a spodné vrstvy až po podzemnú vodu vrátane.

To znamená, že toto sú všetky oblasti, ktoré sú schopné obývať živé organizmy. Všetky zase predstavujú celkovú biomasu, ktorá sa nazýva živá hmota biosféry. To zahŕňa zástupcov všetkých kráľovstiev prírody, ako aj ľudí. Vlastnosti a funkcie živej hmoty sú rozhodujúce pri charakterizácii biosféry ako celku, pretože práve ona je jej hlavnou zložkou.

Okrem živých vecí však existuje niekoľko ďalších druhov látok, ktoré tvoria obal Zeme, o ktorej uvažujeme. Sú to napríklad:

• biogénne;
• inertný;
• bioinertný;
• rádioaktívne;
• kozmický;
• voľné atómy a prvky.

Všetky tieto typy zlúčenín tvoria prostredie pre biomasu a životné podmienky pre ňu. Na tvorbu mnohých druhov uvedených látok majú zároveň významný vplyv aj samotní predstavitelia prírodných kráľovstiev.

Vo všeobecnosti sú všetky určené zložky biosféry celkovým množstvom prvkov, ktoré tvoria prírodu. Sú to tí, ktorí vstupujú do úzkych interakcií, uskutočňujú cirkuláciu energie a látok, hromadia a spracúvajú mnohé zlúčeniny. Základnou jednotkou je živá hmota. Funkcie živej hmoty sú rôzne, ale všetky sú veľmi dôležité a nevyhnutné na udržanie prirodzeného stavu planéty.

Zakladateľ doktríny biosféry

Ten, kto vytvoril pojem „biosféra“, rozvinul ho, štruktúroval a plne odhalil, mal mimoriadne myslenie, schopnosť analyzovať a porovnávať fakty a údaje a robiť logické závery. Takýmto človekom sa vo svojej dobe stal V.I.Vernadsky. Skvelý človek, prírodovedec, akademik a vedec, zakladateľ mnohých škôl. Jeho diela sa stali základným základom, na ktorom sú dodnes postavené všetky teórie.

Je tvorcom celej biogeochémie. Jeho zásluhou je vytvorenie nerastnej základne Ruska (vtedy ZSSR). Jeho žiakmi boli budúci slávni vedci z Ruska a Ukrajiny.

Vernadského predpovede o dominantnom postavení ľudí v systéme organického sveta a o tom, že biosféra sa vyvíja v noosféru, majú všetky dôvody na to, aby sa naplnili.

Živá hmota. Funkcie živej hmoty v biosfére

Ako sme už naznačili vyššie, uvažovaná živá hmota je celý súbor organizmov patriacich do všetkých kráľovstiev prírody. Ľudia majú medzi všetkými osobitné postavenie. Dôvody pre to boli:

• spotrebiteľská pozícia, nie produkčná;
• rozvoj mysle a vedomia.

Všetci ostatní zástupcovia sú živá hmota. Funkcie živej hmoty vyvinul a naznačil Vernadsky. Organizmom pridelil nasledujúcu úlohu:

1. Redox.
2. Deštruktívne.
3. Doprava.
4. Formovanie prostredia.
5. Plyn.
6. Energia.
7. Informačné.
8. Koncentrácia.

Najzákladnejšie funkcie živej hmoty v biosfére sú plyn, energia a redox. Dôležité je však aj to ostatné, zabezpečujúce komplexné procesy interakcie medzi všetkými časťami a prvkami živej škrupiny planéty.

Pozrime sa na každú z funkcií podrobnejšie, aby sme pochopili, čo presne znamená a čo je podstatou.

Redoxná funkcia živej hmoty

Prejavuje sa početnými biochemickými premenami látok v každom živom organizme. Koniec koncov, každá druhá reakcia sa vyskytuje vo všetkom, od baktérií až po veľké cicavce. V dôsledku toho sa niektoré látky premieňajú na iné, niektoré sa rozpadajú na svoje zložky.

Výsledkom takýchto procesov pre biosféru je tvorba živín. Aké spojenia možno uviesť ako príklad?

1. Uhličitanové horniny (krieda, mramor, vápenec) sú produktom životne dôležitej činnosti mäkkýšov a mnohých ďalších morských a suchozemských obyvateľov.
2. Nánosy kremíkových hornín sú výsledkom stáročných reakcií vyskytujúcich sa v lastúrach a lastúrach živočíchov na dne oceánu.
3. Uhlie a rašelina sú výsledkom biochemických premien, ktoré sa vyskytujú v rastlinách.
4. Olej a iné.

Preto sú chemické reakcie základom pre vznik mnohých látok užitočných pre človeka a prírodu. Toto je funkcia živej hmoty v biosfére.

Funkcia koncentrácie

Ak hovoríme o odhalení konceptu tejto úlohy látky, potom by sme mali poukázať na jej úzky vzťah s predchádzajúcou. Jednoducho povedané, koncentračná funkcia živej hmoty je akumulácia určitých prvkov, atómov a zlúčenín vo vnútri tela. V dôsledku toho dochádza k tvorbe samotných hornín, minerálov a minerálov uvedených vyššie.

Každý tvor je schopný akumulovať v sebe nejaké zlúčeniny. Závažnosť tohto je však u každého iná. Každý napríklad skladuje uhlík. Ale nie každý organizmus je schopný koncentrovať asi 20% železa, ako to robia železné baktérie.

Je možné uviesť niekoľko ďalších príkladov, ktoré jasne ilustrujú túto funkciu živej hmoty.

1. Rozsievky, rádiolária - kremík.
2. - mangán.
3. Lobelia opuchnutá rastlina - chróm.
4. Rastlina Solyanka - bór.

Okrem prvkov sú mnohí predstavitelia živých bytostí schopní po smrti vytvárať celé komplexy látok.

Plynová funkcia látky

Táto úloha je jednou z hlavných. Koniec koncov, výmena plynov je živototvorný proces pre všetky tvory. Ak hovoríme o biosfére ako celku, plynová funkcia živej hmoty začína činnosťou rastlín, ktoré zachytávajú oxid uhličitý a uvoľňujú dostatočné množstvo kyslíka.

Na čo stačí? Za život všetkých tých tvorov, ktoré si ho nie sú schopné vyrobiť sami. A to všetko sú zvieratá, huby, väčšina baktérií. Ak hovoríme o plynovej funkcii živočíchov, tak tá spočíva v spotrebe kyslíka a uvoľňovaní oxidu uhličitého do prostredia pri dýchaní.

To vytvára všeobecný cyklus, ktorý je základom života. Vedci dokázali, že počas mnohých tisícročí boli rastliny a iné živé bytosti schopné úplne zmodernizovať a prispôsobiť atmosféru planéty svojim potrebám. Stalo sa nasledovné:

• koncentrácia kyslíka sa stala dostatočnou pre život;
• vytvorený, ktorý chráni všetky živé veci pred škodlivým kozmickým a ultrafialovým žiarením;
• zloženie vzduchu sa stalo tým, čo je potrebné pre väčšinu tvorov.

Preto sa plynová funkcia živej hmoty v biosfére považuje za jednu z najdôležitejších.

Transportná funkcia

Znamená to rozmnožovanie a šírenie organizmov na rôznych územiach. Existujú určité ekologické zákony, ktoré riadia distribúciu a prepravu tvorov. Podľa nich každý jedinec zaberá svoj vlastný biotop. Existujú aj konkurenčné vzťahy, ktoré vedú k osídľovaniu a rozvoju nových území.

Funkciami živej hmoty v biosfére sú teda reprodukcia a osídlenie s následným formovaním nových charakteristík.

Deštruktívna úloha

Toto je ďalšia dôležitá funkcia, ktorá je charakteristická pre živé bytosti v biosfére. Spočíva v schopnosti rozložiť sa po smrti na jednoduché látky, čiže zastaviť životný cyklus. Kým telo žije, sú v ňom aktívne zložité molekuly. Keď nastane smrť, začnú sa procesy deštrukcie a rozpadu na jednoduché zložky.

Vykonáva to špeciálna skupina tvorov nazývaných detritivores alebo decomposers. Tie obsahujú:

• niektoré červy;
• baktérie;
• huby;
• prvoky a iné.

Funkcia tvoriaca prostredie

Základné funkcie živej hmoty by boli neúplné, keby sme nenaznačili vznik prostredia. Čo to znamená? Už sme poukázali na to, že živé bytosti si v procese evolúcie vytvorili pre seba atmosféru. To isté urobili so životným prostredím.

Uvoľnením a nasýtením zeme minerálnymi zlúčeninami a organickou hmotou si vytvorili úrodnú vrstvu vhodnú pre život - pôdu. To isté možno povedať o chemickom zložení vody v oceánoch a moriach. To znamená, že živé bytosti si nezávisle vytvárajú životné prostredie pre seba. Tu sa prejavuje ich prostredietvorná funkcia v biosfére.

Informačná úloha živej hmoty

Táto úloha je typická špecificky pre živé organizmy a čím je rozvinutejšia, tým väčšiu úlohu zohráva ako nosič a spracovateľ informácií. Ani jeden neživý predmet si nedokáže zapamätať, „zaznamenať“ do podvedomia a následne reprodukovať informácie akéhokoľvek druhu. Toto dokážu len živé bytosti.

Nie je to len o schopnosti hovoriť a myslieť. Informačná funkcia implikuje fenomén uchovávania a prenosu určitých súborov vedomostí a vlastností dedením.

Energetická funkcia

Energia je najdôležitejším zdrojom sily, vďaka ktorej existuje živá hmota. Funkcie živej hmoty sa prejavujú predovšetkým v schopnosti spracovať energiu biosféry do rôznych foriem, od slnečnej až po tepelnú a elektrickú.

Nikto iný nemôže takto akumulovať a meniť žiarenie zo Slnka. Prvý odkaz tu sú samozrejme rastliny. Sú to tie, ktoré pohlcujú slnečné svetlo priamo po celej ploche zelených a potom ho premieňajú na energiu chemických väzieb, dostupnú živočíchom. Ten prekladá do rôznych foriem:

• tepelný;
• elektrické;
• mechanické a iné.

Jedným z ústredných článkov konceptu biosféry je doktrína živej hmoty. Pri skúmaní procesov migrácie atómov v biosfére sa V.I. Vernadsky priblížil k otázke genézy (pôvodu, vzhľadu) chemických prvkov v zemskej kôre a následne k potrebe vysvetliť stabilitu zlúčenín, ktoré tvoria organizmy. Pri analýze problému migrácie atómov dospel k záveru, že „organické zlúčeniny nezávislé od živej hmoty nikde neexistujú“. Neskôr formuluje pojem „živá hmota“: „Živá hmota biosféry je súhrnom jej živých organizmov... Súhrn organizmov zredukovaný na ich hmotnosť, chemické zloženie a energiu budem nazývať živou hmotou.“ Hlavným účelom živej hmoty a jej integrálnym atribútom je akumulácia voľnej energie v biosfére. Obyčajná geochemická energia živej hmoty sa vyrába predovšetkým reprodukciou.

Vedecké predstavy V. I. Vernadského o živej hmote, o kozmickej povahe života, o biosfére a jej prechode na novú kvalitu - noosféru, majú korene v 19. a na začiatku 20. storočia, keď filozofi a prírodovedci robili prvé pokusy pochopiť úlohu a úlohy človeka vo všeobecnom vývoji Zeme. Vďaka ich úsiliu človek začal svoj pokrok k výšinám prirodzeného vývoja živých vecí a postupne zaberal ekologické miesto, ktoré mu pridelila príroda.

V 30. rokoch V.I. Vernadsky vyčlenil ľudstvo z celkovej masy živej hmoty ako jeho osobitnú časť. Toto oddelenie človeka od všetkého živého bolo možné z troch dôvodov. Po prvé, ľudstvo nie je výrobcom, ale spotrebiteľom biogeochemickej energie. Táto práca si vyžadovala revíziu geochemických funkcií živej hmoty v biosfére. Po druhé, masa ľudstva na základe demografických údajov nie je konštantným množstvom živej hmoty. A po tretie, jeho geochemické funkcie nie sú charakterizované hmotnosťou, ale výrobnou činnosťou. Povahu asimilácie biogeochemickej energie ľudstvom určuje ľudská myseľ. Človek je na jednej strane vrcholom nevedomej evolúcie, „produktom“ spontánnej činnosti prírody, a na druhej strane je iniciátorom nového, inteligentne riadeného štádia samotného vývoja.

Aké charakteristické črty sú vlastné živej hmote? V prvom rade je to obrovská voľná energia. V procese evolúcie druhov sa biogénna migrácia atómov, t. j. energia živej hmoty biosféry, mnohonásobne zvýšila a stále rastie, pretože živá hmota spracováva energiu slnečného žiarenia, atómovú energiu rádioaktívneho žiarenia. rozpadu a kozmickej energie rozptýlených prvkov pochádzajúcich z našej Galaxie. Živá hmota sa vyznačuje aj vysokou rýchlosťou chemických reakcií v porovnaní s neživou hmotou, kde podobné procesy prebiehajú tisíckrát a miliónkrát pomalšie. Napríklad niektoré húsenice dokážu spracovať 200-krát viac potravy za deň, než sami vážia, a jedna sýkorka zožerie toľko húseníc, koľko za deň váži.

Pre živú hmotu je charakteristické, že chemické zlúčeniny, ktoré ju tvoria, z ktorých najdôležitejšie sú bielkoviny, sú stabilné len v živých organizmoch. Po ukončení životného procesu sa pôvodné živé organické látky rozkladajú na chemické zložky. Živá hmota existuje na planéte vo forme neustáleho striedania generácií, vďaka čomu je novovzniknutá geneticky spojená so živou hmotou minulých období. Toto je hlavná štrukturálna jednotka biosféry, ktorá určuje všetky ostatné procesy na povrchu zemskej kôry. Živá hmota je charakterizovaná prítomnosťou evolučného procesu. Genetická informácia každého organizmu je zašifrovaná v každej jeho bunke. V.I. Vernadsky zaradil živú hmotu do homogénne A heterogénne. Prvou je podľa neho generická, špecifická látka atď., a druhú predstavujú pravidelné zmesi živých látok. Toto je les, močiar, step, teda biocenóza. Vedec navrhol charakterizovať živú hmotu na základe takých kvantitatívnych ukazovateľov, ako je chemické zloženie, priemerná hmotnosť organizmov a priemerná rýchlosť ich kolonizácie povrchu zemegule.

V.I. Vernadsky uvádza priemerné údaje o miere „prenosu života v biosfére“. Čas, ktorý daný druh potrebuje na zachytenie celého povrchu našej planéty v rôznych organizmoch, možno vyjadriť nasledujúcimi číslami (dňami):

Baktéria cholery 1,25

Ciliates 10,6 (maximum)

Rozsievky 16,8 (maximum)

Zelená 166 – 183 (priemer)

planktón

Hmyz 366

Ryby 2159 (max.)

Kvitnúce rastliny 4076

Vtáky (kurčatá) 5600-6100

Cicavce:

divé prasa 37600

Slon indický 376 000

Život na našej planéte existuje v nebunkových a bunkových formách.

Nebunková forma živú hmotu predstavujú vírusy, ktorým chýba dráždivosť a vlastná proteínová syntéza. Najjednoduchšie vírusy pozostávajú iba z proteínového obalu a molekuly DNA alebo RNA, ktorá tvorí jadro vírusu. Niekedy sú vírusy izolované do špeciálneho kráľovstva živej prírody - Vira. Môžu sa rozmnožovať iba vo vnútri určitých živých buniek. Vírusy sú v prírode všadeprítomné a predstavujú hrozbu pre všetko živé. Usadením sa v bunkách živých organizmov spôsobujú ich smrť. Bolo popísaných asi 500 vírusov, ktoré infikujú teplokrvné stavovce, a asi 300 vírusov, ktoré ničia vyššie rastliny. Viac ako polovica ľudských chorôb vďačí za svoj vývoj drobným vírusom (sú 100-krát menšie ako baktérie). Ide o detskú obrnu, kiahne, chrípku, infekčnú hepatitídu, žltú zimnicu atď.

Bunkové formy život predstavujú prokaryoty a eukaryoty. Prokaryoty zahŕňajú rôzne baktérie. Eukaryoty sú všetky vyššie živočíchy a rastliny, ako aj jednobunkové a mnohobunkové riasy, huby a prvoky.

Živá hmota – živé organizmy, ktoré obývajú našu planétu.

Hmotnosť živej hmoty je len 0,01 % hmotnosti celej biosféry. Napriek tomu je živá hmota biosféry jej najdôležitejšou zložkou.

Znaky (vlastnosti) živej hmoty, ktoré ju odlišujú od neživej hmoty:

Špecifické chemické zloženie. Živé organizmy pozostávajú z rovnakých chemických prvkov ako neživé predmety, ale pomer týchto prvkov je odlišný. Hlavnými prvkami živých vecí sú C, O, N a H.

Bunková štruktúra. Všetky živé organizmy, okrem vírusov, majú bunkovú štruktúru.

Metabolizmus a energetická závislosť.Živé organizmy sú otvorené systémy, sú závislé od prísunu látok a energie k nim z vonkajšieho prostredia.

Samoregulácia (homeostáza).Živé organizmy majú schopnosť udržiavať homeostázu - stálosť svojho chemického zloženia a intenzitu metabolických procesov.

Podráždenosť.Živé organizmy vykazujú dráždivosť, to znamená schopnosť reagovať na určité vonkajšie vplyvy špecifickými reakciami.

Dedičnosť.Živé organizmy sú schopné prenášať vlastnosti a vlastnosti z generácie na generáciu pomocou nosičov informácií – molekúl DNA a RNA.

• 7. Variabilita.Živé organizmy sú schopné získať nové vlastnosti a vlastnosti.
• 8. Samorozmnožovanie (rozmnožovanie).Živé organizmy sú schopné reprodukovať - ​​reprodukovať svoj vlastný druh.
• 9. Individuálny vývoj (ontogenéza). Pre každého jedinca je charakteristická ontogenéza – individuálny vývoj organizmu od narodenia až po koniec života (smrť alebo nové rozdelenie). Vývoj je sprevádzaný rastom.
• 10. Evolučný vývoj (fylogenéza).Živá hmota je vo všeobecnosti charakterizovaná fylogenézou – historickým vývojom života na Zemi od okamihu jej vzniku až po súčasnosť.

Adaptácie.Živé organizmy sú schopné prispôsobiť sa, to znamená prispôsobiť sa podmienkam prostredia.

Rytmus.Živé organizmy vykazujú rytmickú aktivitu (dennú, sezónnu atď.).

Integrita a diskrétnosť. Na jednej strane je všetka živá hmota celistvá, určitým spôsobom organizovaná a podlieha všeobecným zákonom; na druhej strane každý biologický systém pozostáva zo samostatných, hoci vzájomne prepojených prvkov.

Hierarchia. Počnúc biopolymérmi (proteíny a nukleové kyseliny) a končiac biosférou ako celkom, všetko živé je v určitej podriadenosti. Fungovanie biologických systémov na menej komplexnej úrovni umožňuje existenciu komplexnejšej úrovne.

Svet živých organizmov v biosfére, ktorý nás obklopuje, je kombináciou rôznych biologických systémov rôzneho štrukturálneho poriadku a rôznych organizačných pozícií.

Hierarchická povaha organizácie živej hmoty nám umožňuje podmienečne ju rozdeliť do niekoľkých úrovní.

Úroveň organizácie živej hmoty - toto je funkčné miesto biologickej štruktúry určitého stupňa zložitosti vo všeobecnej hierarchii živých vecí.

V súčasnosti existuje 9 úrovní organizácie živej hmoty:

Molekulárna(na tejto úrovni dochádza k fungovaniu biologicky aktívnych veľkých molekúl, ako sú proteíny, nukleové kyseliny atď.);

Subcelulárne(supramolekulárne). Na tejto úrovni je živá hmota organizovaná do organel: chromozómy, bunková membrána a iné subcelulárne štruktúry.

Bunkový. Na tejto úrovni je živá hmota reprezentovaná bunkami. Bunka je základná stavebná a funkčná jednotka živých vecí.

Orgán-tkanivo. Na tejto úrovni je živá hmota organizovaná do tkanív a orgánov. Tkanivo je súbor buniek podobných štruktúrou a funkciou, ako aj medzibunkové látky s nimi spojené. Orgán je časť mnohobunkového organizmu, ktorá vykonáva určitú funkciu alebo funkcie.

Organizmus (ontogenetický). Na tejto úrovni sa vyznačuje všetkými svojimi vlastnosťami.

Populácia-druh. Na tejto úrovni je živá hmota rovnakého druhu. Druh je súbor jedincov (populácií jedincov) schopných kríženia s tvorbou plodného potomstva a zaberať v prírode určitú oblasť (územie).

Biocenotické. Na tejto úrovni živá hmota tvorí biocenózy. Biocenóza je súbor populácií rôznych druhov žijúcich na určitom území.

Biogeocenotické. Na tejto úrovni sa tvorí živá hmota
biogeocenózy. Biogeocenóza - kombinácia biocenózy a abiotických faktorov prostredia (klíma, pôda).

Biosféra. Na tejto úrovni živá hmota tvorí biosféru. Biosféra je obal Zeme pretvorený činnosťou živých organizmov.

Chemické zloženie živých organizmov možno vyjadriť v dvoch formách: atómovej a molekulárnej. Atómové (elementárne) zloženie charakterizuje pomer atómov prvkov obsiahnutých v živých organizmoch. Molekulové (materiálové) zloženie odráža pomer molekúl látok.

Na základe ich relatívneho obsahu sa prvky, ktoré tvoria živé organizmy, zvyčajne delia do troch skupín:

Makronutrienty- O, C, H, N (celkovo asi 98-99 %, ich
tiež nazývaný základné), Ca, K, Si, Mg, P, S, Na, Cl, Fe (celkovo asi 1-2%). Makroprvky tvoria prevažnú časť percentuálneho zloženia živých organizmov.

mikroelementy - Mn, Co, Zn, Cu, B, I, F atď. Ich celkový obsah v živej hmote je asi 0,1 %

Ultramikroelementy-- Se, U, Hg, Ra, Au, Ag atď. Ich obsah v živej hmote je veľmi malý (menej ako 0,01 %) a fyziologická úloha väčšiny z nich nie je známa.

Chemické prvky, ktoré tvoria živé organizmy a zároveň plnia biologické funkcie, sa nazývajú biogénne. Aj tie z nich, ktoré sú v bunkách obsiahnuté v zanedbateľnom množstve, sa nedajú ničím nahradiť a sú pre život absolútne nevyhnutné.

Chemické prvky sú súčasťou buniek vo forme iónov a molekúl anorganických a organických látok. Najdôležitejšie anorganické látky v bunke sú voda a minerálne soli, najdôležitejšie organické látky sú sacharidy, lipidy, bielkoviny a nukleové kyseliny

Sacharidy- organické zlúčeniny obsahujúce uhlík, vodík a kyslík. Delia sa na jednoduché (monosacharidy) a komplexné (polysacharidy). Sacharidy sú hlavným zdrojom energie pre všetky formy bunkovej aktivity. Podieľajú sa na stavbe pevných rastlinných pletív (najmä celulózy) a zohrávajú úlohu rezervných živín v organizmoch. Sacharidy sú primárnym produktom fotosyntézy v zelených rastlinách.

Lipidy- sú to látky podobné tuku, ktoré sú zle rozpustné vo vode (pozostávajú z atómov uhlíka a vodíka). Lipidy sa podieľajú na stavbe bunkových priečok (membrán) a zle vedú teplo, čím plnia ochrannú funkciu. Okrem toho sú lipidy zásobnými živinami.

Veveričky Sú kombináciou proteinogénnych aminokyselín (20 kusov) a pozostávajú z 30-50% AK. Proteíny majú veľkú veľkosť a sú v podstate makromolekuly. Proteíny pôsobia ako prirodzené katalyzátory chemických procesov. Proteíny obsahujú aj kovy ako železo, horčík a mangán.

Nukleové kyseliny(NK) tvoria bunkové jadro. Existujú 2 hlavné typy NA: DNA – kyselina deoxyribonukleová a RNA – kyselina ribonukleová. NC regulujú proces syntézy a prenášajú dedičné informácie z generácie na generáciu.

Všetky živé organizmy žijúce na Zemi sú otvorené systémy, ktoré sú závislé od prísunu hmoty a energie zvonku. Proces spotrebovávania hmoty a energie je tzv jedlo. Všetky živé organizmy sa podľa spôsobu výživy delia na autotrofné a heterotrofné.

Autotrofy(autotrofné organizmy) - organizmy, ktoré využívajú oxid uhličitý ako zdroj uhlíka (rastliny a niektoré baktérie). Inými slovami, sú to organizmy schopné vytvárať organické zlúčeniny z anorganických - oxid uhličitý, voda, minerálne soli (sem patria predovšetkým rastliny, ktoré vykonávajú fotosyntézu).

Heterotrofy(heterotrofné organizmy) - organizmy, ktoré využívajú organické zlúčeniny ako zdroj uhlíka (živočíchy, huby a väčšina baktérií). Inými slovami, ide o organizmy, ktoré nie sú schopné vytvárať organické látky z anorganických, ale vyžadujú hotové organické látky (mikroorganizmy a živočíchy).

Neexistuje jasná hranica medzi auto- a heterotrofmi. Napríklad euglenoidné organizmy (bičíkovce) kombinujú autotrofné a heterotrofné spôsoby výživy.

Vo vzťahu k voľnému kyslíku sa organizmy delia do troch skupín: aeróby, anaeróby a fakultatívne formy.

Aeróby- organizmy, ktoré dokážu žiť len v kyslíkovom prostredí (živočíchy, rastliny, niektoré baktérie a huby).

Anaeróby- organizmy, ktoré nie sú schopné žiť v kyslíkovom prostredí (niektoré baktérie).

Voliteľné formuláre- organizmy, ktoré môžu žiť v prítomnosti kyslíka aj bez neho (niektoré baktérie a huby).

V súčasnosti je celý svet živých bytostí rozdelený do 3 veľkých systematických skupín:

Najväčšia koncentrácia života v biosfére sa pozoruje na hraniciach kontaktu medzi zemskými obalmi: atmosférou a litosférou (povrch pevniny), atmosférou a hydrosférou (povrch oceánu) a najmä na hraniciach troch obalov - tzv. atmosféra, hydrosféra a litosféra (pobrežné zóny). Sú to miesta s najväčšou koncentráciou života V.I. Vernadskij ich nazval „filmy života“. Hore a dole z týchto povrchov koncentrácia živej hmoty klesá.

Medzi hlavné jedinečné vlastnosti živej hmoty, ktoré určujú jej extrémne vysokú transformačnú aktivitu, patria:

Schopnosť rýchlo obsadiť (ovládnuť) všetok voľný priestor. Táto vlastnosť je spojená tak s intenzívnym rozmnožovaním, ako aj so schopnosťou organizmov intenzívne zväčšovať povrch svojho tela alebo spoločenstvá, ktoré tvoria.

Pohyb je nielen pasívny, ale aj aktívny, teda nielen vplyvom gravitácie, gravitačných síl a pod., ale aj proti prúdeniu vody, gravitácii, prúdom vzduchu atď.

Stabilita počas života a rýchly rozklad po smrti(zahrnutie do látkových cyklov). Živé organizmy si vďaka samoregulácii dokážu udržať konštantné chemické zloženie a vnútorné podmienky prostredia aj napriek výrazným zmenám vonkajších podmienok prostredia. Po smrti sa táto schopnosť stráca a organické zvyšky sú veľmi rýchlo zničené. Výsledné organické a anorganické látky sú zahrnuté do cyklov.

Vysoká adaptačná kapacita (prispôsobenie) na rôzne podmienky a v súvislosti s tým vývoj nielen všetkých prostredí života (vodné, pôda-vzduch, pôda, organizmus), ale aj extrémne náročných podmienok z hľadiska fyzikálnych a chemických parametrov (mikroorganizmy sa nachádzajú v termálnych prameňoch s teplotami do 140 o C, vo vodách jadrových reaktorov, v prostredí bez kyslíka).

Fenomenálne vysoká reakčná rýchlosť. Je o niekoľko rádov väčšia ako v neživej hmote.

Vysoká miera obnovy živej hmoty. Len malá časť živej hmoty (zlomok percenta) je zachovaná vo forme organických zvyškov, zatiaľ čo zvyšok je neustále zahrnutý do procesov obehu.

Všetky uvedené vlastnosti živej hmoty sú určené koncentráciou veľkých energetických zásob v nej.

Rozlišujú sa tieto hlavné geochemické funkcie živej hmoty:

Energia (biochemická)- viazanie a skladovanie slnečnej energie v organickej hmote a následné rozptýlenie energie pri spotrebe a mineralizácii organickej hmoty. Táto funkcia je spojená s výživou, dýchaním, reprodukciou a inými životne dôležitými procesmi organizmov.

Plyn- schopnosť živých organizmov meniť a udržiavať určité zloženie plynov svojho biotopu a atmosféry ako celku. S funkciou plynu sú spojené dva zlomy (body) vo vývoji biosféry. Prvý z nich sa datuje do doby, keď obsah kyslíka v atmosfére dosiahol približne 1 % modernej úrovne. To viedlo k objaveniu sa prvých aeróbnych organizmov (schopných žiť iba v prostredí obsahujúcom kyslík). Druhý bod zlomu je spojený s časom, keď koncentrácia kyslíka dosiahla približne 10 % svojej súčasnej úrovne. Tým sa vytvorili podmienky pre syntézu ozónu a tvorbu ozónovej vrstvy v horných vrstvách atmosféry, čo umožnilo organizmom kolonizovať súš.

Koncentrácia- „zachytenie“ z prostredia živými organizmami a akumulácia atómov biogénnych chemických prvkov v nich. Koncentračná schopnosť živej hmoty zvyšuje obsah atómov chemických prvkov v organizmoch v porovnaní s prostredím o niekoľko rádov. Výsledkom koncentračnej činnosti živej hmoty je vznik ložísk horľavých nerastov, vápencov, rudných ložísk a pod.

Oxidatívne-redukčná - oxidácia a redukcia rôznych látok za účasti živých organizmov. Vplyvom živých organizmov dochádza k intenzívnej migrácii atómov prvkov s premenlivou mocnosťou (Fe, Mn, S, P, N atď.), vznikajú ich nové zlúčeniny, ukladajú sa sulfidy a minerálna síra, vzniká sírovodík.

Deštruktívne- ničenie zvyškov organickej hmoty a inertných látok organizmami a produktmi ich životnej činnosti. Najvýznamnejšiu úlohu v tomto smere zohrávajú dekompozitory (deštruktory) – saprofytické huby a baktérie.

Doprava- prenos hmoty a energie v dôsledku aktívnej formy pohybu organizmov.

Formovanie prostredia- transformácia fyzikálnych a chemických parametrov prostredia. Výsledkom environmentálne formujúcej funkcie je celá biosféra a pôda ako jeden z biotopov a viac lokálnych štruktúr.

Rozptyľovanie- funkcia opačná koncentrácii - rozptyl látok v prostredí. Napríklad disperzia látky, keď organizmy vylučujú exkrementy, menia kožnú vrstvu atď.

Informácie- hromadenie určitých informácií živými organizmami, ich upevnenie v dedičných štruktúrach a prenos do ďalších generácií. Ide o jeden z prejavov adaptačných mechanizmov.

Biogeochemická ľudská činnosť- premena a pohyb biosférických látok v dôsledku ľudskej činnosti pre ekonomické a domáce potreby človeka. Napríklad použitie koncentrátorov uhlíka – ropa, uhlie, plyn.

Biosféra je teda komplexný dynamický systém, ktorý zachytáva, akumuluje a prenáša energiu prostredníctvom výmeny látok medzi živou hmotou a prostredím.

Hmotnosť živej hmoty je len 0,01 % hmotnosti celej biosféry. Napriek tomu je živá hmota biosféry jej najdôležitejšou zložkou.

Najväčšia koncentrácia života v biosfére sa pozoruje na hraniciach kontaktu medzi zemskými obalmi: atmosférou a litosférou (povrch pevniny), atmosférou a hydrosférou (povrch oceánu) a najmä na hraniciach troch obalov - tzv. atmosféra, hydrosféra a litosféra (pobrežné zóny). Sú to miesta s najväčšou koncentráciou života V.I. Vernadskij ich nazval „filmy života“. Hore a dole z týchto povrchov koncentrácia živej hmoty klesá.

Všetky systémy skúmané ekológiou obsahujú biotické zložky, ktoré spolu tvoria živú hmotu.

Termín „živá hmota“ zaviedol do literatúry V.I. Vernadsky, čím chápal súhrn všetkých živých organizmov, vyjadrený prostredníctvom hmotnosti, energie a chemického zloženia. Život na Zemi je najvýznamnejším procesom na jej povrchu, ktorý prijíma životodarnú energiu Slnka a uvádza do pohybu takmer všetky chemické prvky periodickej tabuľky.

Podľa moderných odhadov je celková hmotnosť živej hmoty v biosfére asi 2400 miliárd ton (tabuľka).

Tabuľka Celková hmotnosť živej hmoty v biosfére

Hmotnosť živej hmoty na povrchu kontinentov je 800-krát väčšia ako biomasa Svetového oceánu. Na povrchu kontinentov masovo výrazne prevládajú rastliny nad živočíchmi. V oceáne vidíme opačný vzťah: 93,7 % morskej biomasy pochádza zo zvierat. Je to spôsobené najmä tým, že morské prostredie poskytuje najpriaznivejšie podmienky pre výživu zvierat. Najmenšie rastlinné organizmy, ktoré tvoria fytoplanktón a žijú v osvetlenej zóne morí a oceánov, rýchlo požierajú morské živočíchy, a tak prechod organických látok z rastlinnej do živočíšnej formy prudko posúva biomasu k prevahe živočíchov.

Všetka živá hmota vo svojej hmote zaujíma nevýznamné miesto v porovnaní s ktoroukoľvek z vyšších geosfér zemegule. Napríklad hmotnosť atmosféry je 2150-krát väčšia, hydrosféra je 602 000-krát väčšia a zemská kôra je 1 670 000-krát väčšia.

Živá hmota však z hľadiska svojho aktívneho vplyvu na životné prostredie zaujíma osobitné miesto a je kvalitatívne veľmi odlišná od ostatných anorganických prírodných útvarov, ktoré tvoria biosféru. V prvom rade je to spôsobené tým, že živé organizmy vďaka biologickým katalyzátorom (enzýmom) vykonávajú, slovami akademika L.S. Berg, z fyzikálno-chemického hľadiska, niečo neuveriteľné. Sú napríklad schopné vo svojom tele fixovať molekulárny dusík z atmosféry pri teplotách a tlakoch typických pre prírodné prostredie.

V priemyselných podmienkach vyžaduje väzba vzdušného dusíka na amoniak (NH 3) teplotu asi 500 o C a tlak 300-500 atmosfér. V živých organizmoch sa rýchlosť chemických reakcií počas metabolizmu zvyšuje o niekoľko rádov.

IN AND. V tejto súvislosti Vernadskij nazval živú hmotu formou extrémne aktivovanej hmoty.

K hlavným unikátom živej hmoty, čo určuje jeho vysokú transformačné aktivity, možno pripísať:

1. Schopnosť rýchlo obsadiť voľný priestor , ktorá je spojená tak s intenzívnym rozmnožovaním, ako aj so schopnosťou organizmov intenzívne zväčšovať povrch svojho tela alebo spoločenstvá, ktoré tvoria ( hojnosť života ).

2. Pohyb nie je len pasívny (pod vplyvom gravitácie) , ale aj aktívny. Napríklad proti prúdeniu vody, gravitácii, prúdeniu vzduchu.

3. Stabilita počas života a rýchly rozklad po smrti (zahrnutie do cyklov), pri zachovaní vysokej fyzikálno-chemickej aktivity.

4. Vysoká prispôsobivosť (prispôsobenie sa) rôznym podmienkam a v súvislosti s tým aj vývoj nielen všetkých prostredí života (vodné, zem-vzduch, pôda), ale aj mimoriadne náročných z hľadiska fyzikálnych a chemických parametrov.

5. Fenomenálne vysoká rýchlosť chemických reakcií . Je o niekoľko rádov väčšia ako v neživej prírode. Túto vlastnosť možno posúdiť podľa rýchlosti spracovania látky organizmami v procese života. Napríklad húsenice niektorých druhov hmyzu spracujú za deň množstvo látky, ktoré predstavuje 100–200-násobok ich telesnej hmotnosti.

6. Vysoká miera obnovy živej hmoty . Odhaduje sa, že v priemere pre biosféru je to asi 8 rokov (pre pevninu je to 14 rokov a pre oceán, kde prevládajú organizmy s krátkou životnosťou, je to 33 dní).

7. Rôzne tvary, veľkosti a chemické možnosti , výrazne prevyšujúce mnohé kontrasty v neživej, inertnej hmote.

8. Individualita (na svete neexistujú identické druhy a dokonca ani jedinci).

Všetky uvedené a ďalšie vlastnosti živej hmoty sú určené koncentráciou veľkých energetických zásob v nej. IN AND. Vernadsky poznamenal, že iba láva vytvorená počas sopečných erupcií môže konkurovať živej hmote v nasýtení energiou

Funkcie živej hmoty. Všetku činnosť živej hmoty v biosfére možno s istou mierou konvencie zredukovať na niekoľko základných funkcií, ktoré môžu výrazne doplniť chápanie jej transformačnej biosféricko-geologickej činnosti.

1. Energia . Táto jedna z najdôležitejších funkcií je spojená so skladovaním energie počas procesu fotosyntézy, jej prenosom cez potravinové reťazce a rozptylom v okolitom priestore.

2. Plyn – je spojená so schopnosťou meniť a udržiavať určité zloženie plynov biotopu a atmosféry ako celku.

3. Redox – súvisí so zvýšením intenzity procesov, akými sú oxidácia a redukcia pod vplyvom živej hmoty.

4. Koncentrácia – schopnosť organizmov koncentrovať rozptýlené chemické prvky vo svojom tele, čím sa ich obsah v porovnaní s prostredím zväčší o niekoľko rádov, a v tele jednotlivých organizmov – miliónkrát. Výsledkom koncentračnej činnosti sú ložiská horľavých nerastov, vápencov, rudných ložísk a pod.

5. Deštruktívne – ničenie organizmov a produktov ich životnej činnosti, a to aj po ich smrti, samotných zvyškov organickej hmoty a inertných látok. Hlavný mechanizmus tejto funkcie súvisí s cirkuláciou látok. Najvýznamnejšiu úlohu v tomto smere zohrávajú nižšie formy života – huby, baktérie (deštruktory, rozkladače).

6. Doprava – prenos hmoty a energie v dôsledku aktívnej formy pohybu organizmov. Takýto prenos sa často uskutočňuje na obrovské vzdialenosti, napríklad počas migrácií a migrácií zvierat.

7. Formovanie prostredia . Táto funkcia do značnej miery predstavuje výsledok kombinovaného pôsobenia iných funkcií. V konečnom dôsledku je spojená s premenou fyzikálnych a chemických parametrov prostredia. Túto funkciu možno považovať v širšom aj užšom zmysle. V širšom zmysle je výsledkom tejto funkcie celé prírodné prostredie. Vytvorili ho živé organizmy a aj tie si udržiavajú jeho parametre v relatívne stabilnom stave takmer vo všetkých geosférach. V užšom slova zmysle sa environmentotvorná funkcia živej hmoty prejavuje napríklad pri tvorbe a ochrane pôd pred deštrukciou (eróziou), pri čistení ovzdušia a vôd od znečistenia, pri zvyšovaní výživy zdrojov podzemných vôd, pri zvyšovaní výživy zdrojov podzemných vôd, pri čistení ovzdušia a vôd od znečistenia. atď.

8. Rozptyľovanie funguje opačne ako koncentrácia. Prejavuje sa prostredníctvom trofických (nutričných) a transportných aktivít organizmov. Napríklad rozptyl hmoty, keď organizmy vylučujú exkrementy, odumieranie organizmov pri rôznych druhoch pohybov v priestore alebo zmeny kožnej vrstvy.

9. Informácie Funkcia živej hmoty je vyjadrená v tom, že živé organizmy a ich spoločenstvá zhromažďujú informácie, upevňujú ich v dedičných štruktúrach a prenášajú ich na ďalšie generácie. Ide o jeden z prejavov adaptačných mechanizmov.

Napriek obrovskej rozmanitosti foriem, všetka živá hmota je fyzikálne a chemicky spojená . A to je jeden zo základných zákonov celého organického sveta – zákon fyzikálnej a chemickej jednoty živej hmoty. Vyplýva z nej, že neexistuje žiadny fyzikálny alebo chemický prostriedok, ktorý by bol pre niektoré organizmy smrteľný a pre iné absolútne neškodný. Rozdiel je len kvantitatívny – niektoré organizmy sú citlivejšie, iné menej, niektoré sa adaptujú rýchlejšie, iné pomalšie. V tomto prípade dochádza k adaptácii v priebehu prirodzeného výberu, t.j. v dôsledku smrti tých jedincov, ktorí sa nedokázali prispôsobiť novým podmienkam.

Biosféra je teda komplexný dynamický systém, ktorý zachytáva, akumuluje a prenáša energiu prostredníctvom výmeny látok medzi živou hmotou a prostredím.

Vlastnosti živej hmoty.

Živá hmota, pojem.

Prednáška 3. ŽIVÁ HMOTA PLANÉTY.

Doktrína V.I. Vernadského uvádza, že živá hmota (úplnosť živých organizmov) určuje a podmaňuje úplne iné planetárne procesy. Ak je rovnomerne rozložená na povrchu Zeme, potom živé organizmy tvoria film s hrúbkou 5 mm. Ich úloha je však skvelá. Významné miesto zaujíma zelená živá hmota rastlín, pretože je autotrofný a je schopný akumulovať energiu Slnka a premieňať ju na energiu chemických väzieb organických zlúčenín.

Živé organizmy premieňajú kozmickú žiarivú energiu na pozemskú chemickú energiu a vytvárajú nekonečnú rozmanitosť nášho sveta. Svojím dýchaním, výživou, metabolizmom, smrťou a rozkladom, ktorý prebieha už stovky miliónov rokov, dávajú vznik grandióznemu planetárnemu procesu - migrácia chemických prvkov, alebo ich cyklus.

Živá hmota je podľa Vernadského teórie biogeochemický faktor v planetárnom meradle, pod vplyvom ktorého sa transformuje okolitá abiotická sféra aj samotné živé organizmy. Vápencové vrstvy, uhoľné ložiská, železné rudy - to všetko je prejavom činnosti životnej sily.

Živá hmota je napriek svojej obrovskej rozmanitosti jednotná vo svojom atómovom základe. K migrácii atómov dochádza nielen medzi samotnými organizmami, ale aj z organizmu do prostredia a späť. To by sa nestalo, keby chemické zloženie organizmov nebolo blízke chemickému zloženiu zemskej kôry. A jeho chemické zloženie je určené nielen geologickými dôvodmi, ale aj zákonmi kozmickej povahy (napríklad štruktúrou atómov). Preto je podľa Vernadského život kozmický proces. V organizmoch prevládajú ľahké prvky z periodickej tabuľky: H, C, N, O, Na, Mg, P, S, K, Ca atď.

Termín „živá hmota“ zaviedol do literatúry V.I. Vernadsky. Rozumel ním súhrn všetkých živých organizmov, vyjadrený hmotou, energiou a chemickým zložením.

Podľa Vernadského sa živá hmota skladá zo siedmich rôznorodých, ale geologicky prepojených častí: živá hmota; živina; inertná látka; bioinertná látka; rádioaktívna látka; rozptýlené atómy; látka kozmického pôvodu. V biosfére sa všade nachádza buď živá hmota alebo stopy jej biogeochemickej aktivity. Atmosférické plyny (kyslík, dusík, oxid uhličitý), prírodné vody, ako aj kaustobiolity (oleje, uhlie), vápence, íly a ich metamorfované deriváty (bridlice, mramory, žuly atď.) sú v podstate tvorené živou hmotou planéta. Vernadskij pripísal vrstvy zemskej kôry, v súčasnosti bez živej hmoty, ale spracovanej v geologickej minulosti, do oblasti „bývalých biosfér“. Biosféra má mozaikovú štruktúru a zloženie, čo odráža geochemickú a geofyzikálnu heterogenitu povrchu Zeme (oceány, jazerá, hory, rokliny, pláne atď.) a nerovnomerné rozloženie živej hmoty na planéte v minulých obdobiach a v našej dobe. Maximálny obsah živej hmoty v hydrosfére je obmedzený na plytké vody, minimum - na hlboké vody (priepasť); na súši sa táto nerovnosť prejavuje v mozaike biogeocenotického pokryvu (lesy, močiare, stepi, púšte a pod.) s minimálnou hustotou živej hmoty vo vysočinách, púšťach a polárnych oblastiach.

Látky neživej povahy sú klasifikované ako inertné (napríklad minerály). V prírode sú navyše pomerne široko zastúpené bioinertné látky, ktorých vznik a zloženie určujú živé a inertné zložky (napríklad pôda, voda).

Živá hmota- základ biosféry, hoci tvorí jej mimoriadne nevýznamnú časť. Ak je izolovaný vo svojej čistej forme a rovnomerne rozložený po povrchu Zeme, bude to vrstva asi 2 cm alebo extrémne malý zlomok objemu celej biosféry, ktorej hrúbka sa meria v desiatkach kilometrov. . Aký je dôvod takej vysokej chemickej aktivity a geologickej úlohy živej hmoty?

V prvom rade je to spôsobené tým, že živé organizmy vďaka biologickým katalyzátorom (enzýmom) robia, slovami akademika L. S. Berga, z fyzikálno-chemického hľadiska niečo neuveriteľné. Sú napríklad schopné vo svojom tele fixovať molekulárny dusík z atmosféry pri teplotách a tlakoch typických pre prírodné prostredie. V priemyselných podmienkach vyžaduje väzba vzdušného dusíka na amoniak teplotu asi 500 °C a tlak 300-500 atmosfér.

V živých organizmoch sa rýchlosť chemických reakcií počas metabolizmu zvyšuje o rád alebo niekoľko rádov. V.I.Vernadsky v tejto súvislosti nazval živú hmotu extrémne aktivovanou hmotou.