Elävän aineen kemiallinen koostumus. Elävää ainetta

Elävän aineen ominaisuudet

Elävän aineen koostumus sisältää sekä orgaanisia (kemiallisessa mielessä) että epäorgaanisia tai mineraaliaineita. Vernadsky kirjoitti:

Elävän aineen massa on suhteellisen pieni ja sen arvioidaan olevan 2,4-3,6·10 12 tonnia (kuivapainossa) ja se on vähemmän kuin 10-6 massaa muita Maan kuoria. Mutta se on yksi "planeettamme tehokkaimmista geokemiallisista voimista".

Elävä aine kehittyy siellä, missä elämää voi olla, eli ilmakehän, litosfäärin ja hydrosfäärin leikkauskohdassa. Olosuhteissa, jotka eivät ole suotuisat olemassaololle, elävä aine menee suspendoituneen animaation tilaan.

Elävän aineen spesifisyys on seuraava:

1. Biosfäärin elävälle aineelle on ominaista valtava vapaa energia. Epäorgaanisessa maailmassa vain lyhytaikaisia ​​kiinteytymättömiä laavavirtoja voidaan verrata elävään aineeseen vapaan energian määrän suhteen.
2. Kemiallisten reaktioiden nopeuksissa havaitaan jyrkkä ero biosfäärin elävän ja elottoman aineen välillä: elävässä aineessa reaktiot tapahtuvat tuhansia ja miljoonia kertoja nopeammin.
3. Elävän aineen erottuva piirre on, että sen muodostavat yksittäiset kemialliset yhdisteet - proteiinit, entsyymit jne. - ovat pysyviä vain elävissä organismeissa (tämä on suurelta osin ominaista myös elävän aineen muodostaville mineraaliyhdisteille).
4. Elävän aineen mielivaltainen liike, suurelta osin itsesäätelevä. V. I. Vernadsky eritteli kaksi elävän aineen erityistä liikkumismuotoa: a) passiivinen, joka syntyy lisääntymisen kautta ja on luontaista sekä eläin- että kasviorganismeille; b) aktiivinen, joka tapahtuu organismien suunnatun liikkeen vuoksi (se on tyypillistä eläimille ja vähemmässä määrin kasveille). Elävä aine pyrkii myös täyttämään kaiken mahdollisen tilan.
5. Elävillä aineilla on paljon suurempi morfologinen ja kemiallinen monimuotoisuus kuin elottomalla aineella. Lisäksi, toisin kuin eloton abiogeeninen aine, elävää ainetta ei edusta yksinomaan neste- tai kaasufaasi. Organismien ruumiit rakentuvat kaikissa kolmessa faasitilassa.
6. Elävä aine on edustettuna biosfäärissä hajallaan olevien kappaleiden - yksittäisten organismien - muodossa. Lisäksi, koska elävää ainetta ei ole hajallaan, sitä ei koskaan löydy maapallolta morfologisesti puhtaassa muodossa - saman lajin organismien populaatioiden muodossa: sitä edustavat aina biokenoosit.
7. Elävä aine on olemassa jatkuvana sukupolvien vuorotteluna, minkä ansiosta nykyaikainen elävä aine on geneettisesti sukua menneiden aikakausien elävään aineeseen. Samaan aikaan evoluutioprosessin läsnäolo on ominaista elävälle aineelle, eli elävän aineen lisääntyminen ei tapahdu aikaisempien sukupolvien absoluuttisen kopioinnin tyypillä, vaan morfologisilla ja biokemiallisilla muutoksilla.

Elävän aineen merkitys

Elävän aineen työ biosfäärissä on varsin monipuolinen. Vernadskyn mukaan elävän aineen työ biosfäärissä voi ilmetä kahdessa päämuodossa:

a) kemiallinen (biokemiallinen) - I-tyyppinen geologinen aktiivisuus; b) mekaaninen - II kuljetustoiminnan tyyppi.

Ensimmäisen tyyppisten atomien biogeeninen vaellus ilmenee jatkuvassa aineenvaihdossa organismien ja ympäristön välillä organismien kehon rakennusprosessissa, ruoansulatuksessa. Toisen tyyppinen atomien biogeeninen vaellus koostuu aineen liikkeestä eliöiden toimesta sen elinkaaren aikana (pesien rakentamisen aikana, kun eliöitä haudataan maahan), sekä itse elävän aineen liikkumista. epäorgaanisten aineiden kulkeutuessa maakuoriaisten, lietekuoriaisten ja suodatinsyöttölaitteiden mahalaukun läpi.

Elävän aineen biosfäärissä tekemän työn ymmärtämiseksi on erittäin tärkeitä kolme päämääräystä, joita V. I. Vernadsky kutsui biogeokemiallisiksi periaatteiksi:

1. Kemiallisten alkuaineiden atomien biogeeninen migraatio biosfäärissä pyrkii aina maksimaaliseen ilmenemismuotoonsa.
2. Lajien evoluutio geologisen ajan kuluessa, mikä johtaa biosfäärissä pysyvien elämänmuotojen syntymiseen, etenee suuntaan, joka tehostaa atomien biogeenistä kulkeutumista.
3. Elävä aine on jatkuvassa kemiallisessa vaihdossa sitä ympäröivän kosmisen ympäristön kanssa, ja sitä luo ja ylläpitää planeetallamme Auringon säteilyenergia.

Elävällä aineella on viisi päätehtävää:

1. Energiaa. Se koostuu aurinkoenergian imeytymisestä fotosynteesin aikana ja kemiallisesta energiasta - energiakylläisten aineiden hajoamisen ja energian siirtämisen kautta heterogeenisen elävän aineen ravintoketjun kautta.
2. keskittyminen. Selektiivinen kertyminen tietyntyyppisten aineiden elinkaaren aikana. On olemassa kahdenlaisia ​​kemiallisten alkuaineiden pitoisuuksia elävän aineen mukaan: a) alkuaineiden pitoisuuksien massiivinen kasvu väliaineessa, joka on kyllästetty näillä alkuaineilla, esimerkiksi rikkiä ja rautaa on runsaasti elävässä aineessa vulkanismin alueilla; b) yhden tai toisen alkuaineen tietty pitoisuus ympäristöstä riippumatta.
3. tuhoisa. Se koostuu ei-biogeenisen orgaanisen aineen mineralisoinnista, elottoman epäorgaanisen aineen hajoamisesta ja tuloksena olevien aineiden osallistumisesta biologiseen kiertokulkuun.
4. Ympäristöä muodostava. Väliaineen fysikaalisten ja kemiallisten parametrien muutos (pääasiassa ei-biogeenisen aineksen vuoksi).
5. Kuljetus. Elävien aineiden ruokavuorovaikutukset johtavat valtavien kemiallisten alkuaineiden ja aineiden massojen liikkumiseen painovoimaa vastaan ​​ja vaakasuunnassa.

Elävä aine kattaa kaikki biosfäärin kemialliset prosessit ja järjestää ne uudelleen. Elävä aine on voimakkain geologinen voima, joka kasvaa ajan myötä. Kunnioittaen biosfääriopin suuren perustajan muistoa, A. I. Perelman ehdotti seuraavan yleistyksen kutsumista "Vernadskin laiksi":

"Kemiallisten alkuaineiden kulkeutuminen maan pinnalla ja biosfäärissä kokonaisuudessaan tapahtuu joko elävän aineen suoran osallistumisen kautta (biogeeninen vaellus) tai se tapahtuu ympäristössä, jonka geokemialliset ominaisuudet (O 2, CO 2, H 2) S jne.) ovat pääosin elävän aineen säätelemiä, sekä siitä, joka tällä hetkellä asuu tietyssä järjestelmässä, että siitä, mikä on vaikuttanut maapallolla läpi geologisen historian.

Huomautuksia

Katso myös

Kirjallisuus

• Elävän aineen toiminnoista biosfäärissä // Venäjän tiedeakatemian tiedote. 2003. V. 73. Nro 3. S.232-238

Wikimedia Foundation. 2010 .

Katso, mitä "elävä aine" on muissa sanakirjoissa:

Biosfäärin elävien organismien kokonaisuus, niiden biomassa. Sille on ominaista erityinen kemiallinen koostumus (H, C, N, 02, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ca hallitseva), valtava biomassa (80 100 109 tonnia kuivaa orgaanista ainetta) ja energia ... ... ... Ekologinen sanakirja

Biosfäärin elävien organismien kokonaisuus, numeerisesti ilmaistuna alkuainekemiallisena koostumuksena, massana ja energiana. Käsitteen esitteli V. I. Vernadsky teoriassaan biosfääristä ja elävien organismien roolista aineiden ja energian kierrossa luonnossa ... Suuri tietosanakirja

Biosfäärin elävien organismien kokonaisuus, numeerisesti ilmaistuna alkuainekemiallisena koostumuksena, massana ja energiana. Käsitteen esitteli V. I. Vernadsky teoriassaan biosfääristä ja elävien organismien roolista aineen ja energian kierrossa luonnossa. * * *…… tietosanakirja

1) biosfäärin elävien organismien kokonaisuus numeerisesti ilmaistuna alkuainekemiallisena koostumuksena, massana ja energiana. Termin esitteli V. I. Vernadsky (katso Vernadsky). J. c. liittyy biosfääriin aineellisesti ja energeettisesti ... ... Suuri Neuvostoliiton tietosanakirja

Biosfäärin elävien organismien kokonaisuus, numeerisesti ilmaistuna alkuainekemiassa. koostumus, massa ja energia. Käsitteen esitteli V. I. Vernadsky teoriassaan biosfääristä ja elävien organismien roolista energian ja energian kierrossa luonnossa ... Luonnontiede. tietosanakirja

Elävää ainetta- V. I. Vernadskyn käsitteessä biosfäärin elävien organismien kokonaisuus (kasvit, eläimet, hyönteiset jne., mukaan lukien ihmiskunta), ilmaistuna numeerisesti alkuainekemiallisessa koostumuksessa, massassa ja energiassa ... Modernin luonnontieteen alku

elävää ainetta- 1. Biosfäärin elävien organismien kokonaisuus, jolla on säännöllinen aineenvaihdunta. 2. Monimutkainen molekyyliaggregaatti, jossa on ohjausjärjestelmä, joka sisältää mekanismin perinnöllisen tiedon välittämiseksi. E. Elävä aine D. Lebendiger Stoff,… … Selittävä UFO-sanakirja ja vastaavat englanniksi ja saksaksi

VI Vernadskyn (1940) mukaan saman lajin (homogeeninen elävä aine) tai rodun (rotujen homogeeninen elävä aine) eliöiden kokonaisuus. Ekologinen tietosanakirja. Chisinau: Moldavian Neuvostoliiton pääpainos ... ... Ekologinen sanakirja

Elävä aine - elävät organismit, jotka asuvat planeetallamme.

Elävän aineen massa on vain 0,01 % koko biosfäärin massasta. Siitä huolimatta biosfäärin elävä aines on sen pääkomponentti.

Elävän aineen merkit (ominaisuudet), jotka erottavat sen elottomasta:

Tietty kemiallinen koostumus. Elävät organismit koostuvat samoista kemiallisista alkuaineista kuin elottoman luonnon esineet, mutta näiden alkuaineiden suhde on erilainen. Elävien olentojen peruselementit ovat C, O, N ja H.

Solun rakenne. Kaikilla elävillä organismeilla viruksia lukuun ottamatta on solurakenne.

Aineenvaihdunta ja energiariippuvuus. Elävät organismit ovat avoimia järjestelmiä, ne ovat riippuvaisia ​​aineiden ja energian vastaanottamisesta ulkoisesta ympäristöstä.

Itsesäätely (homeostaasi). Elävillä organismeilla on kyky ylläpitää homeostaasia - niiden kemiallisen koostumuksen pysyvyyttä ja aineenvaihduntaprosessien intensiteettiä.

Ärtyneisyys. Elävät organismit osoittavat ärtyneisyyttä, toisin sanoen kykyä vastata tiettyihin ulkoisiin vaikutuksiin erityisillä reaktioilla.

Perinnöllisyys. Elävät organismit pystyvät siirtämään merkkejä ja ominaisuuksia sukupolvelta toiselle tiedon välittäjien - DNA- ja RNA-molekyylien avulla.

• 7. Vaihtuvuus. Elävät organismit pystyvät hankkimaan uusia ominaisuuksia ja ominaisuuksia.
• 8. Itsejäljentäminen (jäljentäminen). Elävät organismit pystyvät lisääntymään - lisääntymään omaa lajiaan.
• 9. Yksilöllinen kehitys (ontogeneesi). Jokaiselle yksilölle on ominaista ontogeneettisyys - organismin yksilöllinen kehitys syntymästä elämän loppuun (kuolema tai uusi jakautuminen). Kehitykseen liittyy kasvua.
• 10. Evoluutiokehitys (filogeneesi). Elävälle aineelle kokonaisuutena on ominaista filogenia - elämän historiallinen kehitys maan päällä sen ilmestymishetkestä nykypäivään.

Mukautukset. Elävät organismit pystyvät sopeutumaan eli sopeutumaan ympäristöolosuhteisiin.

Rytmi. Elävät organismit osoittavat elämänrytmin (päivittäinen, kausiluonteinen jne.).

Rehellisyys ja diskreetti. Toisaalta kaikki elävä aine on kiinteä, tietyllä tavalla järjestetty ja noudattaa yleisiä lakeja; toisaalta mikä tahansa biologinen järjestelmä koostuu erillisistä, vaikkakin toisiinsa liittyvistä elementeistä.

Hierarkia. Biopolymeereistä (proteiineista ja nukleiinihapoista) alkaen ja biosfääriin kokonaisuutena asti, kaikki elävät olennot ovat tietyssä alisteisuudessa. Biologisten järjestelmien toiminta vähemmän monimutkaisemmalla tasolla mahdollistaa monimutkaisemman tason olemassaolon.

Meitä ympäröivän biosfäärin elävien organismien maailma on yhdistelmä erilaisia ​​biologisia järjestelmiä, joilla on erilainen rakenteellinen järjestys ja erilaiset organisaatioasemat.

Elävän aineen organisaation hierarkkinen luonne mahdollistaa sen, että voimme jakaa sen ehdollisesti useisiin tasoihin.

Elävän aineen organisoitumistaso - se on tietyn monimutkaisuuden biologisen rakenteen toiminnallinen paikka elävien yleisessä hierarkiassa.

Tällä hetkellä elävän aineen organisoitumistasoa on 9:

Molekyyli(tällä tasolla biologisesti aktiivisten suurten molekyylien, kuten proteiinien, nukleiinihappojen jne., toiminta);

Subcellular(supramolekulaarinen). Tällä tasolla elävä aine on järjestetty organelleihin: kromosomeihin, solukalvoihin ja muihin solun alle.

Solu. Tällä tasolla elävää ainetta edustavat solut. Solu on elämisen perusrakenne- ja toimintayksikkö.

Elinkudos. Tällä tasolla elävä aine on järjestetty kudoksiksi ja elimille. Kudos - kokoelma rakenteeltaan ja toiminnaltaan samanlaisia ​​soluja sekä niihin liittyviä solujen välisiä aineita. Elin on osa monisoluista organismia, joka suorittaa tiettyä tehtävää tai toimintoja.

Organismi (ontogeneettinen). Tällä tasolla, jolle on ominaista kaikki ominaisuudet.

Populaatio-lajit. Tällä tasolla elävä aines on sama kuin laji. Laji on joukko yksilöitä (yksilöpopulaatioita), jotka pystyvät risteytymään hedelmällisten jälkeläisten muodostumisen kanssa ja miehittämään tietyn alueen (alueen) luonnossa.

Biosenoottinen. Tällä tasolla elävä aine muodostaa biokenoosia. Biokenoosi - joukko eri lajien populaatioita, jotka elävät tietyllä alueella.

Biogeosenoottinen. Tällä tasolla muodostuu elävää ainetta
biogeosenoosit. Biogeosenoosi - biosenoosin ja ympäristön abioottisten tekijöiden yhdistelmä (ilmasto, maaperä).

Biosfäärinen. Tällä tasolla elävä aine muodostaa biosfäärin. Biosfääri on Maan kuori, jota elävien organismien toiminta muuttaa.

Elävien organismien kemiallinen koostumus voidaan ilmaista kahdessa muodossa: atomi ja molekyyli. Atomi (alkuaine) koostumus luonnehtii eläviin organismeihin sisältyvien alkuaineiden atomien suhdetta. Molekyyli (materiaali) koostumus kuvastaa aineiden molekyylien suhdetta.

Eläviä organismeja muodostavien alkuaineiden suhteellisen sisällön mukaan on tapana jakaa kolmeen ryhmään:

Makroravinteet- O, C, H, N (yhteensä noin 98-99 %, heidän
kutsutaan myös perus), Ca, K, Si, Mg, P, S, Na, Cl, Fe (yhteensä noin 1-2 %). Makroravinteet muodostavat suurimman osan elävien organismien prosenttikoostumuksesta.

Hivenaineet - Mn, Co, Zn, Cu, B, I, F jne. Niiden kokonaispitoisuus elävässä aineessa on noin 0,1 %

Ultramikroelementit- Se, U, Hg, Ra, Au, Ag jne. Niiden pitoisuus elävässä aineessa on hyvin pieni (alle 0,01 %), ja useimpien fysiologista roolia ei ole paljastettu.

Kemiallisia alkuaineita, jotka ovat osa eläviä organismeja ja samalla suorittavat biologisia toimintoja, kutsutaan biogeeninen. Jopa niitä, joita soluissa on mitätön määrä, ei voida korvata millään ja ne ovat elintärkeitä.

Kemialliset alkuaineet ovat osa soluja ionien ja epäorgaanisten ja orgaanisten aineiden molekyylien muodossa. Tärkeimmät epäorgaaniset aineet solussa ovat vesi ja mineraalisuolat, tärkeimmät orgaaniset aineet ovat hiilihydraatit, lipidit, proteiinit ja nukleiinihapot.

Hiilihydraatit- orgaaniset yhdisteet, jotka sisältävät hiiltä, ​​vetyä ja happea. Ne jaetaan yksinkertaisiin (monosakkaridit) ja komplekseihin (polysakkaridit). Hiilihydraatit ovat tärkein energianlähde kaikenlaisessa solutoiminnassa. Ne osallistuvat vahvojen kasvikudosten (erityisesti selluloosan) rakentamiseen ja toimivat organismien vararavintoaineina. Hiilihydraatit ovat vihreiden kasvien fotosynteesin päätuote.

Lipidit- Nämä ovat rasvamaisia ​​aineita, jotka liukenevat huonosti veteen (koostuvat hiili- ja vetyatomeista). Lipidit osallistuvat soluseinien (kalvojen) rakentamiseen, johtavat huonosti lämpöä ja suorittavat siten suojaavan toiminnon. Lisäksi lipidit ovat vararavinteita.

Oravat ovat yhdistelmä proteiineja sisältäviä aminohappoja (20 kappaletta) ja koostuvat 30-50 % AA:sta. Proteiinit ovat suuria, ja ne ovat pääasiassa makromolekyylejä. Proteiinit toimivat luonnollisina katalyytteinä kemiallisissa prosesseissa. Proteiinit sisältävät myös metalleja, kuten rautaa, magnesiumia ja mangaania.

Nukleiinihapot(NK) muodostavat solun ytimen. NA:ta on 2 päätyyppiä: DNA - deoksiribonukleiinihappo ja RNA - ribonukleiinihappo. NK säätelee synteesiprosessia, suorittaa perinnöllisen tiedon siirron sukupolvelta toiselle.

Kaikki maan päällä elävät elävät organismit ovat avoimia järjestelmiä, jotka ovat riippuvaisia ​​aineen ja energian saannista ulkopuolelta. Aineen ja energian kulutuksen prosessia kutsutaan ruokaa. Kaikki elävät organismit jaetaan autotrofisiin ja heterotrofisiin.

Autotrofit(autotrofiset organismit) - organismit, jotka käyttävät hiilidioksidia hiilen lähteenä (kasvit ja jotkut bakteerit). Toisin sanoen nämä ovat organismeja, jotka pystyvät luomaan orgaanisia yhdisteitä epäorgaanisista - hiilidioksidista, vedestä, mineraalisuoloista (näihin kuuluvat ennen kaikkea fotosynteesiä suorittavat kasvit).

Heterotrofit(heterotrofiset organismit) - organismit, jotka käyttävät orgaanisia yhdisteitä hiilen lähteenä (eläimet, sienet ja useimmat bakteerit). Toisin sanoen nämä ovat organismeja, jotka eivät pysty luomaan orgaanisia aineita epäorgaanisista, mutta tarvitsevat valmiita orgaanisia aineita (mikro-organismit ja eläimet).

Auto- ja heterotrofien välillä ei ole selvää rajaa. Esimerkiksi euglena-organismit (flagellaatit) yhdistävät autotrofiset ja heterotrofiset ravitsemustavat.

Vapaan hapen suhteen organismit jaetaan kolmeen ryhmään: aerobit, anaerobit ja fakultatiiviset muodot.

Aerobit- organismit, jotka voivat elää vain happiympäristössä (eläimet, kasvit, jotkut bakteerit ja sienet).

Anaerobit- organismit, jotka eivät pysty elämään happiympäristössä (jotkut bakteerit).

Valinnaiset lomakkeet- organismit, jotka voivat elää sekä hapen läsnä ollessa että ilman sitä (jotkut bakteerit ja sienet).

Tällä hetkellä koko elävien olentojen maailma on jaettu kolmeen suureen systemaattiseen ryhmään:

Suurin elämän pitoisuus biosfäärissä havaitaan maan kuorien välisillä kosketusrajoilla: ilmakehä ja litosfääri (maan pinta), ilmakehä ja hydrosfääri (meren pinta) ja erityisesti kolmen kuoren - ilmakehän, hydrosfäärin - rajoilla. ja litosfääri (rannikkovyöhykkeet). Nämä ovat paikkoja, joissa V.I. Vernadsky kutsui "elämän elokuvia". Näiltä pinnoilta ylös ja alas elävän aineen pitoisuus pienenee.

Elävän aineen tärkeimmät ainutlaatuiset ominaisuudet, jotka määräävät sen erittäin korkean muuntautumisaktiivisuuden, ovat seuraavat:

Kyky nopeasti miehittää (hallita) kaikki vapaa tila. Tämä ominaisuus liittyy sekä intensiiviseen lisääntymiseen että organismien kykyyn kasvattaa intensiivisesti ruumiinsa pintaa tai muodostamiaan yhteisöjä.

Liike ei ole vain passiivinen, vaan myös aktiivinen, eli ei vain painovoiman, painovoimavoimien jne. vaikutuksen alaisena, vaan myös veden virtausta, painovoimaa, ilmavirtoja jne. vastaan.

Pysyvyys elämän aikana ja nopea hajoaminen kuoleman jälkeen(sisältyminen aineiden kiertoon). Itsesääntelyn ansiosta elävät organismit pystyvät ylläpitämään jatkuvaa kemiallista koostumusta ja sisäisen ympäristön olosuhteet merkittävistä ympäristöolosuhteiden muutoksista huolimatta. Kuoleman jälkeen tämä kyky menetetään, ja orgaaniset jäännökset tuhoutuvat hyvin nopeasti. Syntyvät orgaaniset ja epäorgaaniset aineet sisällytetään kiertoihin.

Korkea sopeutumiskyky (sopeutuminen) erilaisiin olosuhteisiin ja tähän liittyen ei vain kaikkien elämänympäristöjen (vesi, maa-ilma, maaperä, eliö), vaan myös fysikaalis-kemiallisten parametrien kannalta erittäin vaikeiden olosuhteiden kehittyminen (mikro-organismeja esiintyy lämpölähteissä lämpötiloissa jopa 140 °C, ydinreaktorien vesissä, hapettomassa ympäristössä).

Ilmiömäisen nopeat reaktiot. Se on useita suuruusluokkia suurempi kuin elottomassa aineessa.

Elävän aineen korkea uusiutumisnopeus. Vain pieni osa elävästä aineesta (prosentin murto-osat) säilyy orgaanisten jäämien muodossa, kun taas loput ovat jatkuvasti mukana kiertoprosesseissa.

Kaikki luetellut elävän aineen ominaisuudet määräytyvät suurten energiavarastojen keskittymisen perusteella.

Seuraavat elävän aineen geokemialliset päätoiminnot erotetaan:

Energia (biokemiallinen)- aurinkoenergian sitominen ja varastointi orgaaniseen aineeseen ja sitä seuraava energian häviäminen orgaanisen aineen kulutuksen ja mineralisoitumisen aikana. Tämä toiminto liittyy ravitsemukseen, hengitykseen, lisääntymiseen ja muihin organismien elintärkeisiin prosesseihin.

Kaasu- elävien organismien kyky muuttaa ja ylläpitää ympäristön ja koko ilmakehän tiettyä kaasukoostumusta. Kaksi kriittistä jaksoa (pistettä) biosfäärin kehityksessä liittyy kaasutoimintaan. Ensimmäinen niistä tarkoittaa aikaa, jolloin ilmakehän happipitoisuus saavutti noin 1 % nykyisestä tasosta. Tämä johti ensimmäisten aerobisten organismien ilmestymiseen (jotka pystyivät elämään vain happea sisältävässä ympäristössä). Toinen käännekohta liittyy aikaan, jolloin happipitoisuus saavutti noin 10 % nykyisestä. Tämä loi olosuhteet otsonin synteesille ja otsonikerroksen muodostumiselle ilmakehän ylemmissä kerroksissa, mikä mahdollisti eliöiden maakehityksen.

keskittyminen- elävien organismien "sieppaus" ympäristöstä ja biogeenisten kemiallisten alkuaineiden atomien kerääntyminen niihin. Elävän aineen keskittymiskyky lisää organismien kemiallisten alkuaineiden atomipitoisuutta ympäristöön verrattuna useilla suuruusluokilla. Elävän aineen keskittymistoiminnan tulos on fossiilisten polttoaineiden, kalkkikiven, malmiesiintymien jne. muodostuminen.

Oksidatiivisesti-pelkistävä - erilaisten aineiden hapetus ja pelkistys elävien organismien osallistuessa. Elävien organismien vaikutuksesta tapahtuu intensiivistä vaihtelevan valenssin omaavien alkuaineiden atomien (Fe, Mn, S, P, N jne.) vaeltamista, niiden uusia yhdisteitä syntyy, sulfideja ja mineraalirikkiä kerrostuu sekä rikkivetyä. muodostuu.

tuhoisa- organismien ja niiden elintärkeän toimintansa tuotteiden aiheuttama orgaanisten aineiden ja inerttien aineiden jäänteiden tuhoaminen. Merkittävin rooli tässä suhteessa on hajottajilla (tuhoajilla) - saprofyyttisillä sienillä ja bakteereilla.

Kuljetus- aineen ja energian siirto eliöiden aktiivisen liikkeen seurauksena.

Ympäristöä muodostava- väliaineen fysikaalisten ja kemiallisten parametrien muuttaminen. Ympäristöä muodostavan toiminnon tuloksena on koko biosfääri ja maaperä yhtenä elinympäristönä sekä paikallisemmat rakenteet.

Sironta- konsentraation vastainen toiminto - aineiden leviäminen ympäristöön. Esimerkiksi aineen leviäminen organismien ulosteiden erittyessä, kansien vaihtaminen jne.

Tiedottava- elävien organismien suorittama tietyn tiedon kerääminen, sen kiinnittäminen perinnöllisiin rakenteisiin ja sen välittäminen seuraaville sukupolville. Tämä on yksi adaptiivisten mekanismien ilmenemismuodoista.

Ihmisen biogeokemiallinen toiminta- biosfäärin aineiden muuttuminen ja liikkuminen ihmisen toiminnan seurauksena ihmisen taloudellisiin ja kotimaisiin tarpeisiin. Esimerkiksi hiilirikastimien käyttö - öljy, kivihiili, kaasu.

Siten biosfääri on monimutkainen dynaaminen järjestelmä, joka vangitsee, kerää ja siirtää energiaa elävän aineen ja ympäristön välisen aineenvaihdon kautta.

Elävällä aineella on valtava rooli planeettamme kehityksessä. Tämän johtopäätöksen teki venäläinen tiedemies V. I. Vernadsky tutkittuaan maankuoren koostumusta ja kehitystä. Hän osoitti, että saatua tietoa ei voida selittää pelkästään geologisilla syillä, ottamatta huomioon elävän aineen roolia atomien geokemiallisessa vaelluksessa.

Alkamisesta lähtien elämä kehittyy jatkuvasti ja muuttuu monimutkaisemmaksi, vaikuttaa ympäristöön ja muuttaa sitä. Tällä tavalla, biosfäärin evoluutio etenee rinnakkain orgaanisen elämän historiallisen kehityksen kanssa.

Elinaika maan päällä mitataan noin 6-7 miljardia vuotta. On mahdollista, että primitiiviset elämänmuodot ilmestyivät jo aikaisemmin. Mutta he jättivät ensimmäiset jäljet ​​oleskelustaan ​​2,5–3 miljardia vuotta sitten. Siitä lähtien planeetan pinnalla on tapahtunut perustavanlaatuisia muutoksia, ja jopa 5 miljoonaa eläin-, kasvi- ja mikro-organismia on muodostunut. Maapallolle syntyi elävä aine, joka erosi huomattavasti elottomasta aineesta.

Elämän kehittyminen on johtanut biosfäärin uuden yleisen planetaarisen rakenteellisen kuoren syntymiseen, tiiviisti toisiinsa liittyvään yhtenäiseen geologisten ja biologisten kappaleiden sekä energian ja aineen muunnosprosessien järjestelmään.

Biosfääri ei ole vain elämän jakautumisalue, vaan myös sen toiminnan tulos.

Kasveilla on erityinen paikka elävien organismien joukossa, koska niillä on kyky fotosynteesiin. Ne tuottavat melkein kaiken orgaanisen aineksen planeetalla (kasvilajeja on lähes 300 tuhatta).

Elävän aineen toiminnot

V. I. Vernadsky antoi käsityksen elävän aineen tärkeimmistä biogeokemiallisista toiminnoista:

1. energiatoiminto liittyy energian varastoimiseen fotosynteesin prosessissa, sen siirtoon ravintoketjujen kautta ja hajoamiseen.

Tämä toiminto on yksi tärkeimmistä. Se perustuu fotosynteesiprosessiin, joka johtaa aurinkoenergian kertymiseen ja sen myöhempään uudelleenjakaantumiseen biosfäärin komponenttien välillä.

Biosfääriä voidaan verrata valtavaan koneeseen, jonka toiminta riippuu yhdestä ratkaisevasta tekijästä - energiasta: ilman sitä kaikki pysähtyisi välittömästi.
Biosfäärissä auringon säteily on pääasiallinen energialähde.

Biosfääri kerää energiaa, joka tulee kosmoksesta planeetallemme.

Elävät organismit eivät ole vain riippuvaisia ​​Auringon säteilyenergiasta, vaan ne toimivat jättimäisenä akuna (akkuna) ja ainutlaatuisena muuntajana (muuntajana) tälle energialle.

Se tapahtuu seuraavalla tavalla. Autotrofiset kasvit (ja kemotrofiset mikro-organismit) luovat orgaanista ainetta. Kaikki muut planeetan organismit ovat heterotrofeja. He käyttävät luotua orgaanista ainetta ravinnoksi, mikä johtaa monimutkaisiin synteesiin ja orgaanisten aineiden hajoamiseen. Tämä on se perusta biologinen kierto kemialliset alkuaineet biosfäärissä.

Tuo on, elävät organismit ovat tärkein biokemiallinen voima, joka muuttaa maankuoren.

Kemiallisten alkuaineiden kulkeutuminen ja erottuminen maan pinnalla, maaperässä, sedimenttikivissä, ilmakehässä ja hydrosfäärissä tapahtuu elävän aineen suoran osallistumisen avulla. Siksi geologisessa osassa elävä aine, ilmakehä, hydrosfääri ja litosfääri- se toisiinsa liitetyt osat yksi, jatkuvasti kehittyvä planeettakuori - biosfääri.

2. Kaasutoiminto - kyky muuttaa ja ylläpitää ympäristön ja koko ilmakehän tiettyä kaasukoostumusta.

Kaasujen hallitseva massa planeetalla on biogeenistä alkuperää.

Esimerkki:

Ilmakehän happi kertyy fotosynteesin kautta.

3. keskittymistoiminto- eliöiden kyky keskittää hajallaan olevia kemiallisia alkuaineita kehoonsa, mikä lisää niiden pitoisuutta organismeja ympäröivään ympäristöön verrattuna useilla suuruusluokilla.

Organismit keräävät kehoonsa monia kemiallisia alkuaineita.

Esimerkki:

Niistä hiili on ensimmäisellä sijalla. Hiilen hiilipitoisuus on pitoisuudeltaan tuhansia kertoja suurempi kuin maankuoren keskiarvo. Öljy on hiilen ja vedyn rikastaja, koska sillä on biogeeninen alkuperä. Konsentraation suhteen kalsium on metallien joukossa ensimmäisellä sijalla. Kokonaiset vuoristot koostuvat eläinten jäännöksistä, joilla on kalkkipitoinen luuranko. Piikonsentraattorit ovat piileviä, radiolariaatteja ja joitakin sieniä, jodi - rakkolevä, rauta ja mangaani - erityisiä bakteereja. Selkärankaiset eläimet keräävät fosforia ja keskittyvät luihinsa.

Väkevöinnin tulos on palavien mineraalien, kalkkikiven, malmiesiintymien jne.

4. redox-toiminto liittyy sekä hapettumisprosessien voimistumiseen elävän aineen vaikutuksen alaisena, joka johtuu ympäristön rikastumisesta hapella, että pelkistymisestä, ensisijaisesti niissä tapauksissa, joissa orgaaninen aines hajoaa hapen puutteessa.

Esimerkki:

Talteenottoprosesseihin liittyy yleensä rikkivedyn ja metaanin muodostumista ja kertymistä. Tämä tekee erityisesti soiden syvät kerrokset käytännössä elottomiksi, samoin kuin merkittäviä lähellä pohjaa olevia vesikerroksia (esimerkiksi Mustallamerellä).

Maanalaiset palavat kaasut ovat kasviperäisten orgaanisten aineiden hajoamistuotteita, jotka ovat aiemmin hautautuneet sedimenttikerroksiin.

Kauan niin uskottiin elossa eroaa eloton ominaisuuksia, kuten aineenvaihdunta, liikkuvuus, ärtyneisyys, kasvu, lisääntyminen, sopeutumiskyky. Kaikki nämä ominaisuudet löytyvät kuitenkin erikseen myös elottomasta luonnosta, eikä niitä siksi voida pitää elävien erityisinä ominaisuuksina.

Elävän B. M. Mednikovin (1982) piirteet muotoiltuina Teoreettisen biologian aksioomit:

1. Kaikki elävät organismit osoittautuvat fenotyypin ja sen rakentamisohjelman (genotyypin) yhdeksi, joka periytyy sukupolvelta toiselle (A. Weismanin aksiooma) * .

2. Geneettinen ohjelma muodostetaan matriisi tavalla. Edellisen sukupolven geeniä käytetään matriisina, jolle tulevan sukupolven geeni rakennetaan. (N.K. Koltsovin aksiooma).

3. Siirtyessään sukupolvelta toiselle geneettiset ohjelmat muuttuvat satunnaisesti ja ei-suuntaisesti eri syistä johtuen, ja vain sattumalta tällaiset muutokset voivat onnistua tietyssä ympäristössä. (1. aksiooma Ch. Darwin).

4. Satunnaiset muutokset geneettisissä ohjelmissa fenotyypin muodostumisen aikana vahvistuvat suuresti (N. V. Timofejev-Resovskin aksiooma).

5. Toistuvasti lisääntyneet muutokset geneettisissä ohjelmissa ovat ympäristöolosuhteiden mukaisia (Ch. Darwinin toinen aksiooma).

Näistä aksioomista voidaan päätellä kaikki elävän luonnon perusominaisuudet, ja ennen kaikkea kuten diskreetti ja rehellisyys- kaksi maapallon elämän järjestäytymisen perusominaisuutta. Elävissä järjestelmissä ei ole kahta identtistä yksilöä, populaatioita ja lajeja. Tämä diskreettisyyden ja eheyden ilmentymän ainutlaatuisuus perustuu konvariantin reduplikaation ilmiöön.

Konvarianttireduplikaatio(itsen toisto muutoksilla) suoritetaan matriisiperiaatteen (kolmen ensimmäisen aksiooman summa) perusteella. Tämä on luultavasti ainoa elämälle ominainen ominaisuus sen olemassaolon muodossa, jonka me tiedämme maan päällä. Se perustuu ainutlaatuiseen kykyyn toistaa itse tärkeimmät ohjausjärjestelmät (DNA, kromosomit, geenit).

Reduplikaatio määräytyy makromolekyylien synteesin matriisiperiaatteella (N. K. Koltsovin aksiooma) (kuva 2.4).

Kuva 2.4. DNA:n replikaation kaavio (J. Savagen, 1969 mukaan)

Merkintä. Prosessi liittyy emäsparien (adeniini-tymiini ja guaniini-sytosiini: A-T, G-C) erottamiseen ja alkuperäisen heliksin kahden ketjun purkamiseen. Jokaista juostetta käytetään mallina uuden juosteen synteesiä varten

Kyky itsensä lisääntyminen matriisiperiaatteen mukaisesti DNA-molekyylit pystyivät täyttämään alkuperäisten kontrollijärjestelmien perinnöllisyyden kantajan roolin (A. Weismanin aksiooma). Konvarianttireduplikaatio tarkoittaa mahdollisuutta periä diskreettejä poikkeamia alkutilasta (mutaatioita), elämän evoluution edellytyksiä.

Elävää ainetta Massaltaan se vie merkityksettömän osan verrattuna mihin tahansa maapallon ylempään kuoreen. Nykyaikaisten arvioiden mukaan elävän aineen kokonaismassa aikamme on 2420 miljardia tonnia, jota voidaan verrata maapallon kuorien massaan, jota jossain määrin kattaa biosfääri (taulukko 2.2).

Taulukko 2.2

Elävän aineen massa biosfäärissä

Aktiivisella ympäristövaikutuksellaan elävä aineella on erityinen paikka ja eroaa laadullisesti jyrkästi muista maapallon kuorista, aivan kuten elävä aine eroaa kuolleesta aineesta.

VI Vernadsky korosti, että elävä aine on maailmankaikkeuden aktiivisin aineen muoto. Se suorittaa jättimäistä geokemiallista työtä biosfäärissä muuttaen täysin Maan ylempiä kuoria olemassaolonsa aikana. Kaikki planeetallamme elävä aine on 1/11 000 000 koko maankuoren massasta. Laadullisesti elävä aine on maapallon aineen järjestäytynein osa.

Arvioitaessa elävän aineen keskimääräistä kemiallista koostumusta A.P. Vinogradovin (1975) mukaan V. Larcher (1978) ja muut, elävän aineen pääkomponentit ovat luonnossa (ilmakehä, hydrosfääri, avaruus) laajalle levinneitä alkuaineita: vety, hiili, happi, typpi, fosfori ja rikki (taulukko 2.3, kuva 2.5).

Taulukko 2.3

Tähtien ja aurinkoaineen peruskoostumus verrattuna kasvien ja eläinten koostumukseen

Kuva 2.5 Kemiallisten alkuaineiden suhde elämiseen

aineessa, hydrosfäärissä, litosfäärissä ja koko maan massassa

Biosfäärin elävä aine koostuu avaruuden yksinkertaisimmista ja yleisimmistä atomeista.

Elävän aineen keskimääräinen alkuainekoostumus eroaa maankuoren koostumuksesta korkealla hiilipitoisuudella. Muiden alkuaineiden sisällön mukaan elävät organismit eivät toista ympäristönsä koostumusta. Ne imevät selektiivisesti kudosten rakentamiseen tarvittavat elementit.

Elämänprosessissa organismit käyttävät kaikkein saavutettavimpia atomeja, jotka pystyvät muodostamaan pysyviä kemiallisia sidoksia. Kuten jo todettiin, vety, hiili, happi, typpi, fosfori ja rikki ovat maanpäällisen aineen tärkeimpiä kemiallisia alkuaineita, ja niitä kutsutaan ns. biopalaute. Niiden atomit luovat monimutkaisia ​​molekyylejä elävissä organismeissa yhdessä veden ja mineraalisuolojen kanssa. Näitä molekyylirakenteita edustavat hiilihydraatit, lipidit, proteiinit ja nukleiinihapot. Listatut elävän aineen osat ovat läheisessä vuorovaikutuksessa organismeissa. Meitä ympäröivän biosfäärin elävien organismien maailma on yhdistelmä erilaisia ​​biologisia järjestelmiä, joilla on erilainen rakenteellinen järjestys ja erilaiset organisaatioasemat. Tässä suhteessa erotetaan elävän aineen olemassaolon eri tasoja suurista molekyyleistä eri organisaatioiden kasveihin ja eläimiin.

1.Molekyyli(geneettinen) - alin taso, jolla biologinen järjestelmä ilmenee biologisesti aktiivisten suurten molekyylien - proteiinien, nukleiinihappojen, hiilihydraattien - toiminnan muodossa. Tältä tasolta havaitaan ominaisuuksia, jotka ovat ominaisia ​​yksinomaan elävälle aineelle: aineenvaihdunta, joka tapahtuu säteily- ja kemiallisen energian muuntumisen aikana, perinnöllisyyden siirtyminen DNA:n ja RNA:n avulla. Tälle tasolle on ominaista rakenteiden vakaus sukupolvessa.

2.Solu- taso, jolla biologisesti aktiiviset molekyylit yhdistyvät yhdeksi järjestelmäksi. Soluorganisaation suhteen kaikki organismit jaetaan yksisoluisiin ja monisoluisiin.

3.Kangas- taso, jolla samankaltaisten solujen yhdistelmä muodostaa kudoksen. Se kattaa joukon soluja, joita yhdistää yhteinen alkuperä ja toiminnot.

4.urku- taso, jolla useat kudostyypit ovat toiminnallisesti vuorovaikutuksessa ja muodostavat tietyn elimen.

5.Organismi- taso, jolla useiden elinten vuorovaikutus pelkistyy yksittäisen organismin yhdeksi järjestelmäksi. Edustaa tietyntyyppiset organismit.

6.populaatiolajit, jossa on joukko tiettyjä homogeenisia organismeja, joita yhdistää alkuperän, elämäntavan ja elinympäristön yhtenäisyys. Tällä tasolla tapahtuu yleensä alkeellisia evoluutiomuutoksia.

7.Biosenoosi ja biogeocenoosi(ekosysteemi) - elävän aineen korkeampi organisoitumistaso, joka yhdistää eri lajikoostumuksen omaavia organismeja. Biogeocenoosissa ne ovat vuorovaikutuksessa keskenään tietyllä maanpinnan alueella homogeenisten abioottisten tekijöiden kanssa.

8.biosfääri- taso, jolla muodostui korkeimman tason luonnollinen järjestelmä, joka kattaa kaikki planeettamme elämän ilmenemismuodot. Tällä tasolla kaikki aineen syklit tapahtuvat globaalissa mittakaavassa, jotka liittyvät organismien elintärkeään toimintaan.

Ravitsemusmenetelmän mukaan elävä aines jaetaan autotrofeihin ja heterotrofeihin.

Autotrofit(kreikan sanasta autos - itse, trof - rehu, feed) kutsutaan organismeja, jotka ottavat elämää varten tarvitsemansa kemialliset alkuaineet ympäröivästä luuaineksesta eivätkä vaadi toisen organismin valmiita orgaanisia yhdisteitä kehonsa rakentamiseen. Pääasiallinen autotrofien käyttämä energianlähde on aurinko.

Autotrofit jaetaan fotoautotrofeihin ja kemoautotrofeihin. Valoautotrofit käyttää auringonvaloa energianlähteenä kemoautotrofit käyttää epäorgaanisten aineiden hapettumisenergiaa.

Autotrofisia organismeja ovat levät, maanpäälliset maakasvit, fotosynteesiin kykenevät bakteerit sekä jotkut bakteerit, jotka pystyvät hapettamaan epäorgaanisia aineita (kemoautotrofit). Autotrofit ovat ensisijaisia ​​orgaanisen aineen tuottajia biosfäärissä.

Heterotrofit(kreikan sanasta geter - toinen) - organismit, jotka tarvitsevat muiden organismien muodostamaa orgaanista ainetta ravintoonsa. Heterotrofit pystyvät hajottamaan kaikki autotrofien muodostamat aineet ja monet niistä, joita ihminen syntetisoi.

Elävä aine on vakaa vain elävissä organismeissa, sillä on taipumus täyttää kaikki mahdollinen tila itsellään. "Elämän paine" kutsui tätä ilmiötä V. I. Vernadskiksi.

Maapallolla olemassa olevista elävistä organismeista jättimäisellä kukkapallosienellä on suurin lisääntymiskyky. Jokainen tämän sienen esiintymä voi tuottaa jopa 7,5 miljardia itiötä. Jos jokainen itiö toimisi uuden organismin alkuna, sadetakkien määrä jo toisessa sukupolvessa oli 800 kertaa suurempi kuin planeettamme koko.

Näin ollen yleisin ja erityisin ominaisuus elossa- kyky toistaa itseään, kovarianttireduplikaatio matriisiperiaatteella. Tämä kyky yhdessä muiden elävien olentojen ominaisuuksien kanssa määrittää elävien olentojen organisaation päätasojen olemassaolon. Kaikki elämän organisoinnin tasot ovat monimutkaisessa vuorovaikutuksessa osana yhtä kokonaisuutta. Jokaisella tasolla on omat lakinsa, jotka määräävät kaikkien elinten evoluution piirteet

elävien alentaminen. Kyky kehittyä toimii elämän attribuuttina, joka johtuu suoraan elävien ainutlaatuisesta kyvystä toistaa itsenäisiä biologisia yksiköitä. Elämän erityisominaisuudet takaavat oman lajinsa lisääntymisen (perinnöllisyyden) lisäksi myös evoluution kannalta välttämättömät muutokset itseään toistuvissa rakenteissa (vaihtelu).

Tutkijoilta kesti satoja vuosia selittääkseen planeetallamme tapahtuvat prosessit. Tieto kertyy vähitellen, teoreettinen ja faktamateriaali kasvoi. Nykyään ihmiset onnistuvat löytämään selityksen monille luonnonilmiöille, puuttumaan niiden kulkuun, muuttamaan tai ohjaamaan.

Se, mikä rooli elävällä maailmalla on kaikissa luonnon mekanismeissa, ei myöskään ollut heti selvää. Venäläinen filosofi, biogeokemisti V. I. Vernadsky onnistui kuitenkin luomaan teorian, josta tuli perusta ja joka on sellaisena tähän päivään asti. Hän selittää, mikä koko planeettamme on, mitkä ovat suhteet kaikkien osallistujien välillä. Ja mikä tärkeintä, juuri tämä teoria vastaa kysymykseen elävien olentojen roolista maapallolla. Sitä kutsuttiin Maan teoriaksi.

Biosfääri ja sen rakenne

Tiedemies ehdotti kutsumaan biosfääriksi koko elävän ja eloton alue, joka on läheisessä kosketuksessa ja yhteisen toiminnan seurauksena edistää tiettyjen luonnon geokemiallisten komponenttien muodostumista.

Eli biosfääri sisältää seuraavat maan rakenteelliset osat:

• ilmakehän alaosa otsonikerrokseen;
• koko hydrosfääri;
• litosfäärin ylempi taso on maaperä ja sen alla olevat kerrokset pohjavesi mukaan lukien.

Toisin sanoen nämä ovat kaikki ne alueet, joilla elävät organismit voivat asua. Ne kaikki puolestaan ​​edustavat kokonaisbiomassaa, jota kutsutaan biosfäärin eläväksi aineeksi. Tämä sisältää kaikkien luonnon valtakuntien edustajat sekä ihmisen. Elävän aineen ominaisuudet ja toiminnot ovat ratkaisevia luonnehdittaessa biosfääriä kokonaisuutena, koska se on sen pääkomponentti.

Elävien lisäksi on kuitenkin useita muita aineita, jotka muodostavat harkitsemamme Maan kuoren. Näitä ovat esimerkiksi:

• biogeeninen;
• inertti;
• bio-inertti;
• radioaktiivinen;
• tilaa;
• vapaat atomit ja alkuaineet.

Yhdessä tämäntyyppiset yhdisteet muodostavat ympäristön biomassalle, sen elinolosuhteet. Samaan aikaan luonnon valtakuntien edustajilla itsellään on huomattava vaikutus monentyyppisten näiden aineiden muodostumiseen.

Kaiken kaikkiaan kaikki mainitut biosfäärin komponentit ovat luonnon muodostavien elementtien kokonaismassaa. Juuri he tulevat läheisiin vuorovaikutuksiin suorittaen energian, aineiden kiertoa, keräävät ja prosessoivat monia yhdisteitä. Perusyksikkö on elävä aine. Elävän aineen toiminnot ovat erilaisia, mutta kaikki ovat erittäin tärkeitä ja välttämättömiä planeetan luonnollisen tilan ylläpitämiseksi.

Biosfääriopin perustaja

Se, joka loi "biosfäärin" käsitteen, kehitti sen, rakensi sen ja paljasti sen täysin, hänellä oli poikkeuksellinen ajattelu, kyky analysoida ja vertailla tosiasioita ja tietoja sekä tehdä loogisia johtopäätöksiä. Hänen aikanaan V. I. Vernadskysta tuli sellainen henkilö. Suuri mies, luonnontieteilijä, akateemikko ja tiedemies, monien koulujen perustaja. Hänen teoksistaan ​​tuli perusperusta, jolle kaikki teoriat on rakennettu tähän asti.

Hän on kaiken biogeokemian luoja. Hänen ansionsa on Venäjän (silloin Neuvostoliiton) mineraalivarakannan luominen. Hänen oppilaansa olivat tulevaisuudessa tunnettuja Venäjän ja Ukrainan tutkijoita.

Vernadskyn ennusteilla ihmisten hallitsevasta asemasta orgaanisen maailman järjestelmässä ja biosfäärin kehittymisestä noosfääriksi on täysi syy toteutua.

Elävä aine. Biosfäärin elävän aineen toiminnot

Kuten olemme jo edellä osoittaneet, kaikkiin luonnon valtakuntiin kuuluvien organismien kokonaisuutta pidetään elävänä aineena. Ihmisillä on erityinen asema kaikkien joukossa. Syyt tähän olivat:

• kuluttajan asema, ei tuotanto;
• mielen ja tajunnan kehittämiseen.

Kaikki muut edustajat ovat elävää materiaalia. Vernadsky kehitti ja osoitti elävän aineen toiminnot. Hän antoi organismeille seuraavan roolin:

1. Redox.
2. Tuhoisa.
3. Kuljetus.
4. Ympäristöä muodostava.
5. Kaasu.
6. Energiaa.
7. Tiedottava.
8. keskittyminen.

Biosfäärin elävän aineen perustoiminnot ovat kaasu, energia ja redox. Loput ovat kuitenkin myös tärkeitä, koska ne tarjoavat monimutkaisia ​​vuorovaikutusprosesseja planeetan elävän kuoren kaikkien osien ja elementtien välillä.

Tarkastellaan jokaista toimintoa yksityiskohtaisemmin ymmärtääksemme, mitä tarkalleen tarkoitetaan ja mikä on ydin.

Elävän aineen redox-funktio

Se ilmenee lukuisissa aineiden biokemiallisissa muutoksissa kussakin elävässä organismissa. Loppujen lopuksi kaikissa, bakteereista suuriin nisäkkäisiin, on joka toinen reaktioita. Tämän seurauksena jotkut aineet muuttuvat toisiksi, jotkut hajoavat aineosiksi.

Tällaisten prosessien tulos biosfäärille on biogeenisen aineen muodostuminen. Mitä yhteyksiä voidaan mainita?

1. Karbonaattikivet (liitu, marmori, kalkkikivet) ovat nilviäisten ja monien muiden meren ja maan asukkaiden jätetuotetta.
2. Piikivikerrostumat ovat seurausta vuosisatoja kestäneistä reaktioista, jotka tapahtuvat merenpohjassa olevien eläinten kuorissa ja kuorissa.
3. Hiili ja turve ovat seurausta kasveissa tapahtuvista biokemiallisista muutoksista.
4. Öljyä ja muita.

Siksi kemialliset reaktiot ovat perusta monien ihmisille ja luonnolle hyödyllisten aineiden luomiselle. Tämä on elävän aineen tehtävä biosfäärissä.

keskittymistoiminto

Jos puhumme aineen tämän roolin käsitteen paljastamisesta, meidän on tuotava esiin sen läheinen suhde edelliseen. Yksinkertaisesti sanottuna elävän aineen keskittymisfunktio on tiettyjen alkuaineiden, atomien, yhdisteiden kerääntyminen kehoon. Tämän seurauksena muodostuu juuri niitä kiviä, mineraaleja ja mineraaleja, jotka edellä mainittiin.

Jokainen olento pystyy keräämään joitain yhdisteitä itsessään. Tämän vakavuus on kuitenkin erilainen kaikille. Esimerkiksi jokainen kerää itseensä hiiltä. Mutta kaikki organismit eivät pysty keskittämään noin 20 % raudasta, kuten rautabakteerit tekevät.

Voimme antaa vielä muutaman esimerkin, jotka havainnollistavat selvästi tätä elävän aineen tehtävää.

1. Piilevät, radiolaariat - pii.
2. - mangaani.
3. Turvonnut lobelia-kasvi - kromi.
4. Solyanka-kasvi - boori.

Alkuaineiden lisäksi monet elävien olentojen edustajat pystyvät muodostamaan kokonaisia ​​ainekomplekseja kuoltuaan.

Aineen kaasufunktio

Tämä rooli on yksi tärkeimmistä. Loppujen lopuksi kaasunvaihto on elämää muodostava prosessi kaikille olennoille. Jos puhumme biosfääristä kokonaisuutena, niin elävän aineen kaasutoiminta alkaa kasvien toiminnasta, jotka sitovat hiilidioksidia ja vapauttavat riittävän määrän happea.

Riittää mihin? Kaikkien niiden olentojen elämään, jotka eivät pysty tuottamaan sitä omin voimin. Ja nämä ovat kaikki eläimiä, sieniä ja useimpia bakteereja. Jos puhumme eläinten kaasutoiminnasta, se koostuu hapen kulutuksesta ja hiilidioksidin vapautumisesta ympäristöön hengityksen aikana.

Tämä luo yleisen kierteen, joka on elämän taustalla. Tiedemiehet ovat osoittaneet, että monien vuosituhansien aikana kasvit ja muut elävät olennot ovat onnistuneet modernisoimaan ja mukauttamaan planeetan ilmakehän täysin itselleen. Tapahtui seuraavaa:

• happipitoisuus tuli riittäväksi elämään;
• muodostuu, joka suojaa kaikkia eläviä olentoja tuhoisalta kosmiselta ja ultraviolettisäteilyltä;
• ilman koostumuksesta on tullut se, mitä useimmat olennot tarvitsevat.

Siksi biosfäärin elävän aineen kaasutoimintoa pidetään yhtenä tärkeimmistä.

kuljetustoiminto

Se tarkoittaa organismien lisääntymistä ja uudelleensijoittamista eri alueilla. On olemassa tiettyjä ekologisia lakeja, jotka säätelevät olentojen leviämistä ja kuljettamista. Heidän mukaansa jokainen yksilö asuu oman elinympäristönsä. On myös kilpailusuhteita, jotka johtavat uusien alueiden asuttamiseen ja kehittämiseen.

Siten elävän aineen tehtävät biosfäärissä ovat lisääntyminen ja uudelleen asettuminen, jota seuraa uusien piirteiden muodostuminen.

Tuhoava rooli

Tämä on toinen tärkeä toiminto, joka on ominaista biosfäärin eläville olennoille. Se koostuu kyvystä hajota yksinkertaisiksi aineiksi kuollessaan, eli elinkaaren pysäyttämisen jälkeen. Kun organismi elää, monimutkaiset molekyylit ovat aktiivisia siinä. Kun kuolema tapahtuu, alkavat tuhoutumisprosessit, hajoaminen yksinkertaisiksi aineosiksi.

Tämän suorittaa erityinen olentojen ryhmä, jota kutsutaan detritofageiksi tai hajottajiksi. Nämä sisältävät:

• joitakin matoja;
• bakteerit;
• sienet;
• yksinkertainen ja muut.

Ympäristöä muodostava toiminto

Elävän aineen päätoiminnot olisivat epätäydellisiä, jos emme osoittaisi ympäristöjen muodostumista. Mitä se tarkoittaa? Olemme jo huomauttaneet, että evoluutioprosessissa elävät olennot ovat luoneet itselleen ilmapiirin. He tekivät samoin ympäristön kanssa.

Löysäämällä ja kyllästäen maata mineraaliyhdisteillä, orgaanisella aineella, he loivat itselleen hedelmällisen, elämään sopivan kerroksen - maaperän. Samaa voidaan sanoa valtamerten ja merien veden kemiallisesta koostumuksesta. Eli elävät olennot muodostavat itsenäisesti itselleen elämän ympäristön. Tässä ilmenee niiden ympäristöä muodostava toiminta biosfäärissä.

Elävän aineen informatiivinen rooli

Tämä rooli on tyypillinen eläville organismeille, ja mitä korkeammalle se on kehittynyt, sitä suurempi rooli sillä on tiedon välittäjänä ja prosessoijana. Yksikään eloton esine ei pysty muistamaan, "tallentamaan" alitajuntaan ja sen jälkeen toistamaan kaikenlaista tietoa. Vain elävät olennot voivat tehdä tämän.

Kyse ei ole vain kyvystä puhua ja ajatella. Tietofunktio tarkoittaa ilmiötä, jossa säilytetään ja siirretään tiettyjä tieto- ja piirteitä periytyvästi.

energiatoiminto

Energia on tärkein voimanlähde, jonka ansiosta elävä aine on olemassa. Elävän aineen toiminnot ilmenevät ensisijaisesti kyvyssä prosessoida biosfäärin energiaa eri muotoihin, aurinkoenergiasta lämpö- ja sähköenergiaan.

Kukaan muu ei voi kerääntyä ja muuttaa Auringon säteilyä sillä tavalla. Ensimmäinen linkki tässä on tietysti kasvit. Juuri ne imevät auringonvaloa suoraan viherkasvien koko pinnalle ja muuttavat sen sitten eläinten käytettävissä olevaksi kemiallisten sidosten energiaksi. Jälkimmäinen kääntää sen eri muodoissa:

• lämpö;
• sähkölaitteet;
• mekaaniset ja muut.