Definicija pojma biosfera.

Biosfera (od starogrčkog βιος - život i σφαῖρα - sfera, lopta) je ljuska Zemlje naseljena živim organizmima, pod njihovim uticajem i okupirana proizvodima njihove životne aktivnosti; “film života”; globalnog ekosistema Zemlje.

Biosfera je ljuska Zemlje naseljena živim organizmima i transformirana od njih. Biosfera je počela da se formira najkasnije pre 3,8 milijardi godina, kada su prvi organizmi počeli da se pojavljuju na našoj planeti. Prodire kroz cijelu hidrosferu, gornji dio litosfere i donji dio atmosferu, odnosno naseljava ekosferu. Biosfera je ukupnost svih živih organizama. Dom je za više od 3.000.000 vrsta biljaka, životinja, gljiva i bakterija. Čovjek je također dio biosfere, njegova aktivnost nadmašuje mnoge prirodne procese i, kako je rekao V.I. Vernadsky: "Čovjek postaje moćna geološka sila."

Francuski prirodnjak Jean Baptiste Lamarck početkom 19. stoljeća. po prvi put je u suštini predložio koncept biosfere, a da nije ni uveo sam pojam. Termin "biosfera" predložio je austrijski geolog i paleontolog Eduard Suess 1875. godine.

Holističku doktrinu o biosferi stvorio je biogeohemičar i filozof V.I. Po prvi put je živim organizmima dodijelio ulogu glavne transformativne sile na planeti Zemlji, uzimajući u obzir njihove aktivnosti ne samo u sadašnjem vremenu, već iu prošlosti.

Postoji još jedna, šira definicija: Biosfera - područje distribucije života na kosmičkom tijelu. S obzirom da je postojanje života na drugima svemirski objekti, osim što je Zemlja još uvijek nepoznata, vjeruje se da se biosfera može proširiti do njih u skrivenijim područjima, na primjer, u litosferskim šupljinama ili u subglacijalnim oceanima. Na primjer, razmatra se mogućnost postojanja života u okeanu Jupiterovog satelita Evropa.

Koncept žive materije.

Živa materija- čitav skup živih organizama u biosferi, bez obzira na njihovu sistematsku pripadnost. Termin je uveo V. I. Vernadsky.

Ovaj koncept ne treba miješati s konceptom "biomase", koja je dio biogene supstance.

1 Karakteristike žive materije

2 Značenje i funkcije žive materije

3 Vidi također

4 Literatura

5 Napomene

Karakteristike žive materije[uredi wiki tekst]

Sastav žive materije uključuje i organske (u hemijskom smislu) i neorganske, ili mineralne, supstance. Vernadsky je napisao: Ideja da se pojave života mogu objasniti postojanjem složenih ugljičnih jedinjenja – živih proteina, nepovratno je opovrgnuta totalitetom empirijskih činjenica geohemije... Živa materija je ukupnost svih organizama.

Masa žive materije je relativno mala i procenjuje se na 2,4-3,6·1012 t (suha težina) i manja je od 10−6 mase drugih ljuski Zemlje. Ali to je “jedna od najmoćnijih geohemijskih sila na našoj planeti”.

Živa materija se razvija tamo gde život može postojati, odnosno na preseku atmosfere, litosfere i hidrosfere. U uslovima nepovoljnim za postojanje, živa materija prelazi u stanje suspendovane animacije.

Specifičnost žive materije je sledeća:

Živu materiju biosfere karakteriše ogromna slobodna energija. U neorganskom svijetu, samo kratkotrajni, neočvrsli tokovi lave mogu se uporediti sa živom materijom u smislu količine slobodne energije.

Oštra razlika između žive i nežive materije biosfere uočena je u brzini protoka hemijske reakcije: u živoj materiji reakcije se dešavaju hiljade i milione puta brže.

Posebnost žive materije je da su pojedinačna hemijska jedinjenja koja je čine - proteini, enzimi itd. - stabilna samo u živim organizmima (u velikoj meri to je karakteristično i za mineralna jedinjenja koja čine živu materiju) .

Dobrovoljno kretanje žive materije, uglavnom samoregulišuće. V.I. Vernadsky je identificirao dva specifična oblika kretanja žive materije: a) pasivni, koji nastaje reprodukcijom i svojstven je životinjama i životinjama. biljni organizmi; b) aktivna, koja se odvija zbog usmjerenog kretanja organizama (tipična je za životinje i, u manjoj mjeri, za biljke). Živa materija takođe ima inherentnu želju da ispuni sav mogući prostor.

Živa materija pokazuje znatno veću morfološko i hemijsku raznolikost od nežive materije. Osim toga, za razliku od nežive abiogene materije, živa materija nije zastupljena isključivo u tečnoj ili gasovitoj fazi. Tijela organizama su građena u sva tri fazna stanja.

Živa materija je u biosferi predstavljena u obliku dispergovanih tela - pojedinačnih organizama. Štoviše, raspršena, živa tvar se nikada na Zemlji ne nalazi u morfološki čistom obliku - u obliku populacija organizama iste vrste: uvijek je predstavljena biocenozama.

Živa materija postoji u obliku kontinuirane smene generacija, zbog čega je savremena živa materija genetski povezana sa živom materijom prošlih epoha. Istovremeno, za živu materiju je karakteristično prisustvo evolutivnog procesa, odnosno reprodukcija žive materije se ne odvija po tipu apsolutnog kopiranja prethodnih generacija, već kroz morfološke i biohemijske promene.

Značenje i funkcije žive materije[uredi wiki tekst]

Rad žive materije u biosferi je prilično raznolik. Prema Vernadskom, rad žive materije u biosferi može se manifestovati u dva glavna oblika:

a) hemijska (biohemijska) – I vrsta geološke aktivnosti; b) mašinski – II vrsta transportne delatnosti.

Biogena migracija atoma prve vrste manifestuje se u stalnoj razmeni materije između organizama i okoline u procesu izgradnje tela organizama i varenja hrane. Biogena migracija atoma druge vrste sastoji se u kretanju materije od strane organizama tokom njihove životne aktivnosti (prilikom izgradnje jazbina, gnijezda, kada se organizmi zakopaju u zemlju), kretanju same žive tvari, kao i prolaz neorganskih materija želudačni traktžderači zemlje, žderi mulja, hranilice filtera.

Za razumijevanje rada koji živa materija obavlja u biosferi, vrlo su važna tri osnovna principa, koje je V.I. Vernadsky nazvao biogeokemijskim principima:

Biogena migracija atoma hemijski elementi u biosferi uvijek teži svom maksimalnom ispoljavanju.

Evolucija vrsta tokom geološkog vremena, koja dovodi do stvaranja oblika života koji su stabilni u biosferi, ide u pravcu koji pojačava biogenu migraciju atoma.

Živa materija je u stalnoj hemijskoj razmeni sa svemirsko okruženje, njegovu okolinu, a stvara se i održava na našoj planeti zračećom energijom Sunca.

Funkcije žive materije:

1. Energetska funkcija

Apsorpcija sunčeve energije tokom fotosinteze i hemijske energije tokom razgradnje energetski zasićenih supstanci, prenos energije kroz lance ishrane.

Kao rezultat, postoji veza između biosferno-planetarnih fenomena i kosmičkog zračenja, uglavnom sunčevog zračenja. Zbog akumulirane sunčeve energije sve teče životne pojave na zemlji. Nije uzalud Vernadsky nazvao organizme zelenog klorofila glavnim mehanizmom biosfere.

Apsorbirana energija se distribuira unutar ekosistema među živim organizmima u obliku hrane. Energija se djelomično raspršuje u obliku topline, a djelomično se akumulira u mrtvoj organskoj tvari i prelazi u fosilno stanje. Tako su nastala nalazišta treseta, uglja, nafte i drugih zapaljivih minerala.

2. Destruktivna funkcija

Ova funkcija se sastoji od razgradnje, mineralizacije mrtve organske materije, hemijskog razlaganja stijena, uključivanja nastalih minerala u biotički ciklus, tj. izaziva transformaciju žive materije u inertnu materiju. Kao rezultat, formira se i biogena i bioinertna materija biosfere.

Posebno treba spomenuti hemijsku razgradnju stijena. „Na Zemlji nemamo moćnijeg drobioca materije od žive materije“, napisao je Vernadski. Pioniri

život na stijenama - bakterije, modrozelene alge, gljive i lišajevi - snažno hemijski djeluju na stijene rastvorima čitavog kompleksa kiselina - ugljične, dušične, sumporne i raznih organskih. Razgrađujući određene minerale uz njihovu pomoć, organizmi selektivno izdvajaju i uključuju u biotički ciklus najvažnije nutritivne elemente - kalcijum, kalij, natrijum, fosfor, silicijum i mikroelemente.

3. Funkcija koncentracije

Ovo je naziv za selektivno nakupljanje tokom života određenih vrsta supstanci za izgradnju tijela organizma ili onih koje se iz njega uklanjaju tokom metabolizma. Kao rezultat funkcije koncentracije, živi organizmi izvlače i akumuliraju hranjive tvari okruženje. U sastavu žive materije dominiraju atomi lakih elemenata: vodonik, ugljenik, azot, kiseonik, natrijum, magnezijum, silicijum, sumpor, hlor, kalijum, kalcijum. Koncentracija ovih elemenata u tijelu živih organizama je stotine i hiljade puta veća nego u spoljašnje okruženje. Ovo objašnjava heterogenost hemijskog sastava biosfere i njegovu značajnu razliku od sastava nežive materije planete. Uz koncentracijsku funkciju živog organizma tvari, razlikuje se suprotna njoj u smislu rezultata - raspršivanje. Manifestira se kroz trofičke i transportne aktivnosti organizama. Na primjer, raspršivanje materije kada organizmi izlučuju izmet, smrt organizama pri različitim vrstama kretanja u prostoru ili promjene u integumentu. Željezo u hemoglobinu u krvi se raspršuje, na primjer, putem insekata koji sišu krv.

4. Funkcija formiranja okoline

Transformacija fizičko-hemijskih parametara životne sredine (litosfera, hidrosfera, atmosfera) kao rezultat vitalnih procesa u uslovima povoljnim za postojanje organizama. Ova funkcija je zajednički rezultat gore navedenih funkcija žive materije: energetska funkcija obezbeđuje energiju svim karika biološkog ciklusa; destruktivne i koncentracije potiču ekstrakciju iz prirodno okruženje i gomilanje rasutih, ali vitalno važnih za žive organizme, elemenata. Vrlo je važno napomenuti da su se kao rezultat funkcije formiranja okoliša dogodili sljedeći važni događaji u geografskoj ljusci: transformiran je plinski sastav primarne atmosfere, promijenjen kemijski sastav voda primarnog okeana, a u litosferi se formirao sloj sedimentnih stijena, a na površini kopna pojavio se plodni pokrivač tla. „Organizam se bavi okruženjem na koje ne samo da je prilagođen, već i koji mu je prilagođen“, tako je Vernadsky okarakterisao funkciju žive materije koja formira okruženje.

Četiri razmatrane funkcije žive materije su glavne, određujuće funkcije. Mogu se razlikovati neke druge funkcije žive materije, na primjer:

Funkcija gasa određuje migraciju gasova i njihove transformacije i obezbeđuje gasni sastav biosfere. Preovlađujuća masa gasova na Zemlji je biogenog porekla. U procesu funkcionisanja žive materije nastaju glavni gasovi: azot, kiseonik, ugljen-dioksid, sumporovodik, metan itd. Jasno se vidi da je funkcija gasa kombinacija dve fundamentalne funkcije – destruktivne i životne sredine. ;

Redox funkcija se sastoji od kemijske transformacije uglavnom onih tvari koje sadrže atome s promjenjivim stupnjem oksidacije (spojevi željeza, mangana, dušika itd.). Istovremeno, na površini Zemlje prevladavaju biogeni procesi oksidacije i redukcije. Tipično, oksidativna funkcija žive materije u biosferi se manifestuje u transformaciji od strane bakterija i nekih gljiva relativno siromašnih jedinjenja u tlu, kori i hidrosferi u jedinjenja bogatija kiseonikom. Redukciona funkcija se provodi kroz stvaranje sulfata direktno ili putem biogenog sumporovodika koji proizvode različite bakterije. I evo vidimo to ovu funkciju je jedna od manifestacija funkcije žive materije koja stvara životnu sredinu;

Transportna funkcija je prijenos tvari protiv gravitacije iu horizontalnom smjeru. Još od vremena Njutna poznato je da je kretanje tokova materije na našoj planeti određeno silom gravitacije. Sama neživa materija kreće se duž nagnute ravni isključivo od vrha do dna. Samo u ovom pravcu kreću se rijeke, glečeri, lavine i sipine.

Živa materija sve obuhvata i preuređuje hemijski procesi biosfera. Živa materija je najmoćnija geološka sila koja raste s vremenom. Odajući počast uspomeni na velikog osnivača doktrine biosfere, A. I. Perelman je predložio da se sljedeća generalizacija nazove "zakon Vernadskog":

„Migracija hemijskih elemenata na zemljinoj površini iu biosferi u celini odvija se ili uz direktno učešće žive materije (biogena migracija) ili se dešava u okruženju čije su geohemijske karakteristike (O2, CO2, H2S, itd.) pretežno određen živom materijom kao onom koja trenutno nastanjuje ovaj sistem, i onom koja je djelovala na Zemlju kroz geološku historiju.”

Zbog aktivne lokomocije, živi organizmi se mogu kretati razne supstance ili atoma u horizontalnom smjeru, na primjer zbog razne vrste migracije. Vernadsky je kretanje, ili migraciju, hemijskih supstanci živom materijom nazvao biogenom migracijom atoma ili materije.

Zemljina površina ne sadrži snažniju, stalno djelujuću, dinamičku silu od živih organizama. Prema doktrini o živoj materiji, ovoj ljusci je dodeljena kosmička funkcija, koja deluje kao povezujuća karika između Zemlje i vanjski prostor. Učestvujući u procesu fotosinteze, metabolizma i transformacije prirodnih supstanci, živa materija obavlja nezamisliv hemijski rad.

Koncept žive materije V. I. Vernadskog

Koncept žive materije razvio je poznati naučnik V.I. Vernadsky, koji je odvojeno razmatrao biološku masu među ukupnostima drugih vrsta organskih supstanci koje čine biosferu zemaljske kugle. Prema istraživaču, živi organizmi čine mali dio biosfere. Međutim, njihova vitalna aktivnost najznačajnije utječe na formiranje okolnog svijeta.

Prema konceptu naučnika, živa materija biosfere sastoji se od organskih i neorganskih supstanci. Glavna specifičnost žive materije je prisustvo ogromnog energetskog potencijala. U smislu oslobađanja slobodne energije u neorganskom okruženju planete, samo se vulkanski tokovi lave mogu porediti sa živom materijom. Glavna razlika između nežive i žive materije je brzina hemijskih reakcija, koje se u drugom slučaju dešavaju milione puta brže.

Na osnovu učenja profesora Vernadskog, prisustvo žive materije u zemljinoj biosferi može se manifestovati u nekoliko oblika:

• biohemijski (učestvovanje u metabolizmu hemikalija, formiranje geoloških školjki);
• mehanički (direktan uticaj biomase na transformaciju materijalnog sveta).

Biohemijski oblik „aktivnosti“ biomase planete manifestuje se u neprekidnoj razmeni supstanci između okoline i organizama tokom varenja hrane i izgradnje tela. Mehanički udarživa materija na svijet sastoji se u cikličkom kretanju supstanci tokom života organizama.

Biohemijski principi

Da bi se steklo potpuno razumijevanje "količine rada" koje obavlja živa materija u procesu životne aktivnosti, nekoliko naučnih principa poznatih kao biohemijski principi dozvoljavaju:

• kretanje atoma hemijskih supstanci tokom biogene migracije uvek teži postizanju maksimalnih mogućih manifestacija;
• evolucijska transformacija vrsta kreće se u smjeru koji potiče povećanu migraciju atoma elemenata;
• postojanje biomase je zbog prisustva sunčeve energije;
• Živa materija planete je zaključana u kontinuiranom ciklusu razmene hemikalija sa kosmičkim okruženjem.

Odraz vitalne aktivnosti žive materije na funkcionisanje biosfere

Život je nastao u obliku biosfere zahvaljujući sposobnosti organske tvari da se razmnožava, raste i razvija oblike. U početku je živa ljuska planete bila kompleks organskih supstanci koje su formirale ciklus elemenata. Tokom razvoja i transformacije živih organizama, živa materija je stekla sposobnost da funkcioniše ne samo kao kontinuirani tok energije, već i da se razvija kao složen sistem.

Novi tipovi organske ljuske Zemlje ne nalaze svoje korijene jednostavno u prethodnim oblicima. Njihova pojava je posljedica toka specifičnih biogenih procesa u prirodno okruženje, što zauzvrat utiče na svu živu materiju, ćelije živih organizama. Svaki stupanj evolucije biosfere karakteriziraju primjetne promjene u njenoj materijalnoj i energetskoj strukturi. Tako nastaju novi sistemi inertne i žive materije planete.

Sve veći uticaj biomase na promene u inertnim sistemima planete primetan je u proučavanju svih era bez izuzetka. To je prije svega posljedica povećanja akumulacije sunčeve energije, kao i povećanja intenziteta i kapaciteta biološkog ciklusa elemenata. Promjene u okruženju uvijek predodređuju nastanak novih, složenih oblika života.

Funkcije žive materije u biosferi

Po prvi put je isti Vernadsky razmatrao funkcije biomase kada je pisao čuveni rad pod nazivom "Biosfera". Ovdje naučnik identificira devet funkcija žive tvari: kisik, kalcij, plin, oksidacija, redukcija, uništavanje, koncentracija, redukcija, metabolička, respiratorna.

Razvoj modernih koncepata o živoj materiji u biosferi doveo je do značajnog smanjenja broja funkcija žive materije i njihovog kombinovanja u nove grupe. To su oni o kojima će se dalje govoriti.

Energetske funkcije žive materije

Ako govorimo o energetskim funkcijama žive materije, one se baziraju prvenstveno na biljkama, koje imaju sposobnost fotosinteze i pretvaranja sunčeve energije u različita organska jedinjenja.

Energetski tokovi koji izviru sa Sunca pravi su dar elektromagnetne prirode za biljke. Više od 90% energije koja ulazi u biosferu planete apsorbira se u litosferi, atmosferi i hidrosferi, a također je direktno uključena u tok hemijskih procesa.

Funkcije žive tvari usmjerene na pretvaranje energije zelenim biljkama su osnovni mehanizam žive tvari. Bez prisustva procesa za prenos i akumulaciju sunčeve energije, razvoj života na planeti bio bi doveden u pitanje.

Destruktivne funkcije živih organizama

Sposobnost mineralizacije organskih jedinjenja, hemijska razgradnja stijena, mrtve organske tvari, uključenost minerala u cirkulaciju biomase - sve su to destruktivne funkcije žive tvari u biosferi. Dom pokretačka snaga Destruktivne funkcije biosfere su bakterije, gljive i drugi mikroorganizmi.

Mrtvi organski spojevi razgrađuju se do stanja neorganskih tvari (voda, amonijak, ugljični dioksid, metan, sumporovodik), vraćajući se u prvobitni ciklus tvari.

Destruktivni efekti organizama na stijene zaslužuju posebnu pažnju. Zbog kruženja supstanci, Zemljina kora napunjen mineralnim komponentama oslobođenim iz litosfere. Učestvujući u razgradnji minerala, živi organizmi na taj način uključuju čitav kompleks esencijalnih hemijskih elemenata u ciklus biosfere.

Funkcije koncentracije

Selektivna akumulacija tvari u prirodi, njihova distribucija, kruženje žive tvari - sve to formira koncentracijske funkcije biosfere. Među najaktivnijim koncentratorima hemijskih elemenata, mikroorganizmi imaju posebnu ulogu.

Konstrukcija skeleta pojedinih predstavnika životinjskog svijeta nastala je zbog upotrebe raspršenih minerala. Živopisni primjeri upotrebe koncentriranih prirodnih elemenata su mekušci, dijatomeje i vapnenačke alge, koralji, radiolarije i kremene spužve.

Funkcije plina

Osnova plinovitih svojstava žive tvari je distribucija plinovitih tvari po živim organizmima. Na osnovu vrste plinova koji se pretvaraju, razlikuju se brojne pojedinačne funkcije plina:

1. Formiranje kisika - obnavljanje opskrbe planete kisikom u slobodnom obliku.
2. Dioksid - stvaranje biogenih ugljičnih kiselina kao rezultat disanja predstavnika životinjskog svijeta.
3. Ozon - stvaranje ozona, koji pomaže u zaštiti biomase od destruktivnog djelovanja sunčevog zračenja.
4. Azot - stvaranje slobodnog azota tokom razgradnje materija organskog porekla.

Funkcije koje formiraju okruženje

Biomasa ima sposobnost da transformiše fizičke i hemijske parametre životne sredine kako bi stvorila uslove koji zadovoljavaju potrebe živih organizama. Kao primjer možemo istaknuti biljno okruženje, čija vitalna aktivnost doprinosi povećanju vlažnosti zraka, regulira površinsko otjecanje i obogaćuje atmosferu kisikom. U određenoj mjeri, funkcije koje stvaraju okoliš su rezultat svih gore navedenih svojstava žive tvari.

Uloga čovjeka u formiranju biosfere

Pojava čovjeka kao poseban tip ogledalo se u nastanku revolucionarnog faktora u evoluciji biološke mase – svjesnoj transformaciji okolnog svijeta. Tehnički i naučni napredak nije samo fenomen drustveni zivot ljudsko biće, ali se na neki način odnosi na prirodne procese evolucije svih živih bića.

Čovječanstvo je od pamtivijeka transformisalo živu materiju biosfere, što se ogledalo u povećanju brzine migracije atoma hemijskog okruženja, transformaciji pojedinih geosfera, akumulaciji energetskih tokova u biosferi i promenama. u izgledu Zemlje. Trenutno se čovjek ne smatra samo vrstom, već i silom sposobnom mijenjati ljuske planete, što je zauzvrat specifičan faktor u evoluciji.

Prirodna želja za povećanjem broja vrsta dovela je ljudsku vrstu do aktivnog korištenja obnovljivih i neobnovljivih resursa biosfere, izvora energije, tvari zakopanih u školjkama planete. Izmještanje pojedinih predstavnika životinjskog svijeta iz prirodnih staništa, uništavanje vrsta u potrošačke svrhe, tehnogena transformacija parametara okoliša - sve to podrazumijeva nestanak najvažnijih elemenata biosfere.

Ogromna zasluga V. I. Vernadskog je potkrepljenje novog sadržaja ideja o živoj materiji. Vernadsky je nazvao živu materiju „skup organizama svedenih na njihovu težinu, hemijski sastav i energiju“. Živa materija u svojoj masi predstavlja beznačajan deo biosfere. Ako je sva živa tvar Zemlje ravnomjerno raspoređena po njenoj površini, tada će prekriti našu planetu slojem debljine 2 cm, međutim, prema V.I kora.

Živa materija ima niz specifičnih svojstava:

1. Živu materiju karakteriše ogromna slobodna energija.

2. U živoj materiji, hemijske reakcije se odvijaju hiljade (ponekad milione) puta brže nego u neživoj materiji. Stoga, za karakterizaciju promjena u živoj materiji, koriste koncept historijskog vremena, au inertnoj materiji geološkog vremena.

3. Hemijska jedinjenja koja čine živu materiju (enzimi, proteini itd.) stabilna su samo u živim organizmima.

4. Živu materiju karakteriše voljno kretanje – pasivno, usled rasta i razmnožavanja, i aktivno – u vidu usmerenog kretanja organizama. Prvo je svojstvo svih živih organizama, drugo je svojstvo životinja i u rijetkim slučajevima– za biljke.

5. Živu materiju karakteriše mnogo veća hemijska i morfološka raznolikost od nežive materije.

6. Živa materija u Zemljinoj biosferi nalazi se u obliku raspršenih tela - pojedinačnih organizama. Veličina i masa živih organizama jako variraju (raspon veći od 109).

7. Živa materija nastaje samo iz žive materije i postoji na Zemlji u obliku kontinuirane smene generacija.

Živi organizmi unutar biosfere raspoređeni su vrlo neravnomjerno. Na velikim visinama i dubinama hidrosfere i litosfere, organizmi su prilično rijetki. Život je koncentrisan uglavnom na površini zemlje, u tlu i površinskom sloju Svjetskog okeana.

V.I. Vernadsky je identificirao dva oblika koncentracije žive materije: filmove života, koji zauzimaju ogromna područja, i koncentracije života, predstavljene malim područjima (na primjer, ribnjak). Ostatak biosfere je zona razrjeđivanja žive tvari.

U okeanu se mogu razlikovati dva životna filma - planktonski i donji, koji se nalaze na međufaznoj granici. Planktonska leži na granici atmosfere i hidrosfere, dno – na granici hidrosfere i litosfere. Koncentracije života u okeanu podijeljene su u tri tipa: obalni, sargasum i greben.

Na kopnu ih također ima raznih oblika koncentracija života. Gornji sloj života na kopnu je kopneni, nalazi se na granici atmosfere i litosfere. Ispod njega se nalazi film tla života, koji je složen sistem naseljen ogroman iznos bakterije, protozoe i drugi predstavnici živih organizama.

Koncentracije života na kopnu su predstavljene obalnim, poplavnim i tropskim oblicima.

Važan obrazac se uočava u odnosu između sastava vrsta živih organizama na Zemlji. Biljke čine 21%. ukupan broj vrsta, koje čine 99% ukupne biomase. Među životinjama, 96% vrsta su beskičmenjaci, a samo 4% su kičmenjaci, od kojih su samo 10% sisari.

Dakle, organizmi stoje na relativno niskom nivou evolucioni razvoj, u kvantitativnom smislu značajno preovlađuju.

Masa žive materije je veoma mala u poređenju sa masom nežive materije i iznosi samo 0,01-0,02% inertne materije biosfere. Istovremeno, živa materija igra dominantnu ulogu u geohemijskim procesima. Svake godine, zahvaljujući vitalnoj aktivnosti biljaka i životinja, reprodukuje se oko 10% biomase. Živa materija u biosferi radi važne funkcije:

1. Energetska funkcija - apsorpcija sunčeve energije i energije tokom hemosinteze, dalji prenos energije duž lanca ishrane.

2. Funkcija koncentracije - selektivno nakupljanje određenih hemikalija.

3. Funkcija formiranja sredine - transformacija fizičkih i hemijskih parametara životne sredine.

4. Transportna funkcija – transport tvari u vertikalnom i horizontalnom smjeru.

5. Destruktivna funkcija – mineralizacija nebiogene materije, razgradnja nežive materije neorganske materije.

Živi organizmi migriraju hemijske elemente u biosferu u procesu disanja, ishrane, metabolizma i energije.

Glavna funkcija biosfere je da obezbedi ciklus hemijskih elemenata, koji se izražava u kruženju supstanci između atmosfere, tla, hidrosfere i živih organizama.

Karakteristike žive materije

Sastav žive materije uključuje i organske (u hemijskom smislu) i neorganske, ili mineralne, supstance. Vernadsky je napisao:

Masa žive materije je relativno mala i procjenjuje se na 2,4-3,6 10 12 tona (suha težina) i manja je od 10 −6 mase drugih Zemljinih školjki. Ali to je “jedna od najmoćnijih geohemijskih sila na našoj planeti”.

Živa materija se razvija tamo gde život može postojati, odnosno na preseku atmosfere, litosfere i hidrosfere. U uslovima nepovoljnim za postojanje, živa materija prelazi u stanje suspendovane animacije.

Specifičnost žive materije je sledeća:

1. Živu materiju biosfere karakteriše ogromna slobodna energija. U neorganskom svijetu, samo kratkotrajni, neočvrsli tokovi lave mogu se uporediti sa živom materijom u smislu količine slobodne energije.
2. Oštra razlika između žive i nežive materije u biosferi uočava se u brzini hemijskih reakcija: u živoj materiji reakcije se odvijaju hiljade i milione puta brže.
3. Posebnost žive materije je da su pojedinačna hemijska jedinjenja koja je čine - proteini, enzimi itd. - stabilna samo u živim organizmima (u velikoj meri to je karakteristično i za mineralna jedinjenja koja čine živu materiju) .
4. Dobrovoljno kretanje žive materije, uglavnom samoregulišuće. V.I. Vernadsky je identificirao dva specifična oblika kretanja žive tvari: a) pasivni, koji nastaje reprodukcijom i svojstven je i životinjskim i biljnim organizmima; b) aktivna, koja se odvija zbog usmjerenog kretanja organizama (tipična je za životinje i, u manjoj mjeri, za biljke). Živa materija takođe ima inherentnu želju da ispuni sav mogući prostor.
5. Živa materija pokazuje znatno veću morfološko i hemijsku raznolikost od nežive materije. Osim toga, za razliku od nežive abiogene materije, živa materija nije zastupljena isključivo u tečnoj ili gasovitoj fazi. Tijela organizama su građena u sva tri fazna stanja.
6. Živa materija je u biosferi predstavljena u obliku dispergovanih tela – pojedinačnih organizama. Štoviše, raspršena, živa tvar se nikada na Zemlji ne nalazi u morfološki čistom obliku - u obliku populacija organizama iste vrste: uvijek je predstavljena biocenozama.
7. Živa materija postoji u obliku kontinuirane smene generacija, zbog čega je savremena živa materija genetski povezana sa živom materijom prošlih epoha. Istovremeno, za živu materiju je karakteristično prisustvo evolutivnog procesa, odnosno reprodukcija žive materije se ne odvija po tipu apsolutnog kopiranja prethodnih generacija, već kroz morfološke i biohemijske promene.

Značenje žive materije

Rad žive materije u biosferi je prilično raznolik. Prema Vernadskom, rad žive materije u biosferi može se manifestovati u dva glavna oblika:

a) hemijska (biohemijska) – I vrsta geološke aktivnosti; b) mašinski – II vrsta transportne delatnosti.

Biogena migracija atoma prve vrste manifestuje se u stalnoj razmeni materije između organizama i okoline u procesu izgradnje tela organizama i varenja hrane. Biogena migracija atoma druge vrste sastoji se u kretanju materije od strane organizama tokom njihove životne aktivnosti (prilikom izgradnje jazbina, gnijezda, kada su organizmi zakopani u zemlju), kretanju same žive tvari, kao i prolazak neorganskih supstanci kroz želudačni trakt žderača zemlje, mulja i filter hranilica.

Za razumijevanje rada koji živa materija obavlja u biosferi, vrlo su važna tri osnovna principa, koje je V.I. Vernadsky nazvao biogeokemijskim principima:

1. Biogena migracija atoma hemijskih elemenata u biosferi uvek teži svom maksimalnom ispoljavanju.
2. Evolucija vrsta tokom geološkog vremena, koja dovodi do stvaranja oblika života koji su stabilni u biosferi, ide u pravcu koji pojačava biogenu migraciju atoma.
3. Živa materija je u neprekidnoj hemijskoj razmeni sa kosmičkom okolinom koja je okružuje, a stvara se i održava na našoj planeti zračećom energijom Sunca.

Postoji pet glavnih funkcija žive materije:

1. Energija. Sastoji se od apsorpcije sunčeve energije tokom fotosinteze, a hemijske energije kroz razgradnju energetski zasićenih supstanci i prenosa energije kroz lanac ishrane heterogene žive materije.
2. Koncentracija. Selektivno nakupljanje određenih vrsta supstanci tokom života. Postoje dva tipa koncentracija hemijskih elemenata u živoj materiji: a) masivno povećanje koncentracija elemenata u sredini zasićenoj ovim elementima, na primer, ima mnogo sumpora i gvožđa u živoj materiji u oblastima vulkanizma; b) specifična koncentracija određenog elementa, bez obzira na okruženje.
3. Destruktivno. Sastoji se od mineralizacije nebiogene organske materije, razgradnje nežive neorganske materije i uključivanja nastalih supstanci u biološki ciklus.
4. Formiranje okoline. Transformacija fizičkih i hemijskih parametara životne sredine (uglavnom zbog nebiogenih materija).
5. Transport. Nutritivne interakcije žive materije dovode do kretanja ogromnih masa hemijskih elemenata i supstanci protiv gravitacije iu horizontalnom pravcu.

Živa materija obuhvata i preuređuje sve hemijske procese u biosferi. Živa materija je najmoćnija geološka sila koja raste s vremenom. Odajući počast uspomeni na velikog osnivača doktrine biosfere, A. I. Perelman je predložio da se sljedeća generalizacija nazove "zakon Vernadskog":

„Migracija hemijskih elemenata na zemljinoj površini iu biosferi u celini odvija se ili uz direktno učešće žive materije (biogena migracija) ili se dešava u okruženju čije geohemijske karakteristike (O 2, CO 2, H 2 S, itd.) su pretežno uzrokovane živom materijom, kako onom koja trenutno nastanjuje dati sistem, tako i onom koja je djelovala na Zemlju kroz geološku historiju.”

Bilješke

vidi takođe

Književnost

• O funkcijama žive tvari u biosferi // Bilten Ruske akademije nauka. 2003. T. 73. br. 3. P.232-238

Wikimedia Foundation. 2010.

Pogledajte šta je "živa materija" u drugim rječnicima:

Ukupnost živih organizama u biosferi, njihova biomasa. Odlikuje se specifičnim hemijskim sastavom (prevladavaju H, C, N, 02, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ca), ogromnom biomasom (80 100 109 tona suve organske materije) i energijom. … … Ekološki rječnik

Ukupnost živih organizama u biosferi, izražena brojčano u elementarnom hemijskom sastavu, masi i energiji. Koncept je uveo V. I. Vernadsky u svojoj doktrini o biosferi i ulozi živih organizama u ciklusu materije i energije u prirodi... Veliki enciklopedijski rječnik

Ukupnost živih organizama u biosferi, izražena brojčano u elementarnom hemijskom sastavu, masi i energiji. Koncept je uveo V.I. Vernadsky u svojoj doktrini o biosferi i ulozi živih organizama u ciklusu materije i energije u prirodi. * * *… … enciklopedijski rječnik

1) ukupnost živih organizama biosfere, numerički izražena elementarnim hemijskim sastavom, masom i energijom. Termin je uveo V.I. Vernadsky (vidi Vernadsky). J.v. povezan sa biosferom materijalno i energetski kroz ... ... Velika sovjetska enciklopedija

Ukupnost živih organizama u biosferi, izražena brojčano u elementarnim hemijskim terminima. sastav, masa i energija. Koncept je uveo V.I. Vernadsky u svojoj doktrini o biosferi i ulozi živih organizama u ciklusu energije u prirodi... Prirodna nauka. enciklopedijski rječnik

Živa materija- u konceptu V. I. Vernadskog, ukupnost živih organizama biosfere (biljke, životinje, insekti, itd., uključujući i čovječanstvo), brojčano izražena u elementarnom hemijskom sastavu, masi i energiji... Počeci moderne prirodne nauke

živa materija- 1. Skup živih organizama u biosferi koji imaju uredan metabolizam. 2. Kompleksni molekularni agregat sa kontrolnim sistemom koji sadrži mehanizam za prenošenje naslednih informacija. E. Živa supstanca D. Lebendiger Stoff,… … Objašnjavajući ufološki rječnik sa ekvivalentima na engleskom i njemačkom jeziku

Prema V.I. Vernadskom (1940), skup organizama iste vrste (specifična homogena živa materija) ili rase (rasna homogena živa materija). Ekološki enciklopedijski rječnik. Kišinjev: Glavna redakcija Moldavskog Sovjeta ... ... Ekološki rječnik

Uvod

Biosfera je vanjski omotač zemlje, čiji je razvoj određen stalnim prilivom sunčeve energije. Složena organizacija biosfere povezana je sa aktivnošću žive materije - ukupnosti svih pojedinaca svake vrste živih bića.

Živa materija postoji na Zemlji u obliku kontinuirane smjene generacija. Zahvaljujući tome, ispostavlja se da je moderna živa materija genetski povezana sa živom materijom svih prošlih geoloških era. Živa materija je povezana sa inertnom materijom – atmosferom (do nivoa ozonskog ekrana), u potpunosti sa hidrosferom i litosferom, uglavnom u granicama tla, ali ne samo.

Atmosfera, hidrosfera i tlo utiču na živu materiju biosfere, obezbeđujući joj mineralnu ishranu, vodu i vazduh. Na primjer, priroda vegetacije ovisi o stupnju vlažnosti tla.

Živa materija biosfere je heterogena i ima tri tipa trofičkih interakcija: autotrofija, heterotrofija, miksotrofija. Trofičke ekološke interakcije doprinose transformaciji neorganske (inertne) materije u organsku materiju i obrnutom restrukturiranju organske materije u mineralnu. Predstavnici svakog kraljevstva, tipa i klase obavljaju svoje funkcije u ekološkim interakcijama na nivou biosfere.

Kosmičko zračenje u biosferi se pretvara u različite vrste energije. Transformacija energije se dešava u procesu njenog kruženja između supstance planete i živih organizama biosfere - biogeohemijski ciklus supstanci: kretanje ogromnih masa hemijskih elemenata, preraspodela energije akumulirane tokom fotosinteze, transformacija informacije. Biogeohemijski ciklus supstanci obezbeđuje kontinuitet života u biosferi sa ograničenom količinom supstance i stalnim prilivom sunčeve energije, transformiše lice planete, fizičko i hemijsko stanište živih bića, uključujući i čoveka.

Upravljanje okolišem je objektivna procjena stanja i optimizacija korištenja prirodnih resursa i uslova životne sredine, njihova zaštita i reprodukcija.

Živa materija

Prema V.I. Vernadskog, supstanca biosfere se sastoji od:

· Živa materija- biomasa savremenih živih organizama;

· Nutrient- svi oblici detritusa, kao i treset, ugalj, nafta i gas biogenog porekla;

· Bioinertna supstanca- mješavine nutrijenata sa mineralnim stijenama nebiogenog porijekla (zemljište, mulj, prirodne vode, plin i uljni škriljci, katran pijesak, dio sedimentnih karbonata);

· Inertna supstanca - stene, minerali, sedimenti na koje ne utiče direktni biogeohemijski uticaj organizama.

Centralno za ovaj koncept je koncept žive materije, koji V.I. Vernadsky ga definira kao skup živih organizama. Pored biljaka i životinja, V.I. Vernadski ovde uključuje čovečanstvo, čiji se uticaj na geohemijske procese razlikuje od uticaja drugih živih bića, prvo po svom intenzitetu, koji se povećava tokom geološkog vremena; drugo, uticajem koji ljudska aktivnost ima na ostatak žive materije.

Ovaj uticaj se ogleda prvenstveno u stvaranju brojnih novih vrsta kultivisane biljke i kućni ljubimci. Takve vrste prije nisu postojale i bez ljudske pomoći ili umiru ili se pretvaraju u divlje pasmine. Stoga Vernadsky smatra geohemijski rad žive materije u neraskidivoj vezi životinjskog, biljnog carstva i kulturnog čovječanstva kao djelo jedne cjeline.

Prema V.I. Vernadskog, u prošlosti nisu pridavali značaj dva važna faktora koji karakteriziraju živa tijela i proizvode njihove vitalne aktivnosti:

· Pasteurovo otkriće prevlasti optički aktivnih jedinjenja povezanih sa disimetrijom prostorne strukture molekula, kao npr. karakteristična karakteristikaživih tijela

· Doprinos živih organizama energiji biosfere i njihov uticaj na neživa tela je očigledno potcenjen. Uostalom, biosfera uključuje ne samo živu materiju, već i razna neživa tijela, koja V.I. Vernadsky naziva inertnim (atmosfera, stijene, minerali itd.), kao i bioinertna tijela nastala od heterogenih živih i inertnih tijela (tla, površinske vode itd.). Iako živa materija po zapremini i težini čini beznačajan deo biosfere, povezan sa promenama u izgledu naše planete.

Pošto je živa materija odlučujuća komponenta biosfere, može se tvrditi da ona može postojati i razvijati se samo u okviru integralnog sistema biosfere. Nije slučajno što V.I. Vernadsky smatra da su živi organizmi funkcija biosfere i da su s njom usko povezani materijalno i energetski, te da su ogromna geološka sila koja je određuje.

Početna osnova za postojanje biosfere i biogeokemijskih procesa koji se u njoj odvijaju je astronomski položaj naše planete, a prije svega njena udaljenost od Sunca i nagib Zemljine ose prema ekliptici, odnosno ravni zemljina orbita. Ova prostorna lokacija Zemlje određuje uglavnom klimu na planeti, a ova, zauzvrat, određuje životni ciklusi svi organizmi koji postoje na njemu. Sunce je glavni izvor energije u biosferi i regulator svih geoloških, hemijskih i bioloških procesa na našoj planeti. Ovu ulogu figurativno je izrazio jedan od autora zakona održanja i transformacije energije, Julius Mayer (1814-1878), koji je primijetio da je život stvaranje sunčevog zraka.

Odlučujuća razlika između žive materije i inertne materije je sledeća:

· Promjene i procesi u živoj tvari odvijaju se mnogo brže nego u inertnim tijelima. Stoga se za karakterizaciju promjena u živoj materiji koristi koncept historijskog vremena, a u inertnim tijelima - geološkog vremena. Za poređenje, primjećujemo da sekunda geološkog vremena odgovara otprilike sto hiljada godina istorijskog vremena;

· Tokom geološkog vremena povećava se snaga žive materije i njen uticaj na inertnu materiju biosfere. Ovaj uticaj, ističe V.I. Vernadskog, manifestuje se prvenstveno „u kontinuiranom biogenom toku atoma iz žive materije u inertnu materiju biosfere i nazad“;

· Samo u živoj materiji se dešavaju kvalitativne promene u organizmima tokom geološkog vremena. Proces i mehanizme ovih promjena prvi je objasnio u teoriji porijekla vrsta kroz prirodnu selekciju Charles Darwin (1859);

· Živi organizmi se mijenjaju ovisno o promjenama u okolini, prilagođavaju joj se i, prema Darwinovoj teoriji, postupno nakupljanje takvih promjena služi kao izvor evolucije.

IN AND. Vernadsky sugerira da živa materija također može imati svoj vlastiti proces evolucije, koji se manifestuje u promjenama s tokom geološkog vremena, bez obzira na promjene u okruženju.

Da bi potvrdio svoju misao, on se poziva na kontinuirani rast centralnog nervni sistemživotinje i njen značaj u biosferi, kao i posebna organizacija same biosfere. Prema njegovom mišljenju, u pojednostavljenom modelu, ova organizacija se može izraziti na način da ni jedna tačka u biosferi „ne završi na istom mjestu, na istoj tački u biosferi u kojoj je ikada prije bila“. U modernim terminima, ovaj fenomen se može opisati kao nepovratnost promjena koje su inherentne svakom procesu evolucije i razvoja.

Kontinuirani proces evolucije, praćen pojavom novih vrsta organizama, utječe na cijelu biosferu u cjelini, uključujući prirodna bioinertna tijela, na primjer, tla, podzemne i podzemne vode itd. To potvrđuje i činjenica da su tla i rijeke devona potpuno drugačija od onih u tercijaru, a posebno u našem vremenu. Tako se evolucija vrsta postepeno širi i širi na cijelu biosferu.

Budući da evolucija i pojava novih vrsta pretpostavljaju postojanje njenog početka, prirodno se postavlja pitanje: ima li život takav početak? Ako postoji, gdje ga onda tražiti - na Zemlji ili u svemiru? Mogu li živa bića nastati iz neživih stvari?

Mnoge religiozne ličnosti, umjetnici, filozofi i naučnici razmišljali su o ovim pitanjima tokom stoljeća. IN AND. Vernadsky detaljno ispituje najzanimljivija gledišta koja su iznijeli istaknuti mislioci različitih epoha i dolazi do zaključka da na ova pitanja nema uvjerljivog odgovora. On sam, kao naučnik, u početku se držao empirijskog pristupa rješavanju ovih pitanja kada je tvrdio da su brojni pokušaji da se otkriju tragovi prisustva bilo kakvih prijelaznih oblika života u drevnim geološkim slojevima Zemlje bili neuspješni. U svakom slučaju, neki ostaci života otkriveni su čak iu pretkambrijskim slojevima starim 600 miliona godina. Ovi negativni rezultati, prema V.I. Vernadskog, omogućavaju sugerisanje da život kao materija i energija postoji u Univerzumu zauvek i stoga nema početak. Ali takva pretpostavka nije ništa drugo do empirijska generalizacija zasnovana na činjenici da tragovi žive materije još nisu otkriveni u slojevima Zemlje. Da bi postala naučna hipoteza, mora biti u skladu sa drugim rezultatima naučna saznanja, uključujući i šire koncepte prirodnih nauka i filozofije. U svakom slučaju, ne može se ne uzeti u obzir stajalište onih prirodoslovaca i filozofa koji su branili tezu o nastanku žive materije iz nežive materije, a trenutno čak iznose i potkrepljenje hipoteze i modela porijeklo života.

Pretpostavke o abiogenom, ili neorganskom, porijeklu života iznova su iznosile još u antičko doba, na primjer, Aristotel, koji je pretpostavio mogućnost nastanka malih organizama iz neorganske tvari. Pojavom eksperimentalne prirodne nauke i pojavom nauka kao što su geologija, paleontologija i biologija, ovo gledište je kritikovano kao neopravdano empirijskim činjenicama. Još u drugoj polovini 17. veka. Princip koji je proklamovao poznati firentinski ljekar i prirodnjak F. Redi je da sva živa bića nastaju iz živih bića. Odobrenje ovog principa olakšalo je istraživanje poznatog engleskog fiziologa Williama Harveya (1578-1657), koji je vjerovao da svaka životinja dolazi iz jajeta, iako je priznao mogućnost da život nastane abiogeno.

Nakon toga, kao penetracija fizičke i hemijske metode U biološkim istraživanjima, hipoteze o abiogenom poreklu života počele su se iznova i sve upornije iznositi. Gore smo već govorili o kemijskoj evoluciji kao preduvjetu za nastanak prebiotičke, odnosno prebiološke faze nastanka života. V.I. nije mogao a da ne uzme u obzir ove rezultate. Vernadskog, te stoga njegovi stavovi o ovim pitanjima nisu ostali nepromijenjeni, ali, na osnovu precizno utvrđenih činjenica, nije dopuštao ni božansku intervenciju ni zemaljsko porijeklo života. Prenio je nastanak života izvan Zemlje, a također je priznao mogućnost njegovog pojavljivanja u biosferi pod određenim uvjetima. Napisao je: „Redijev princip... ne ukazuje na nemogućnost abiogeneze izvan biosfere ili prilikom utvrđivanja prisutnosti u biosferi (sada ili ranije) fizičko-hemijskih pojava koje nisu bile prihvaćene u naučnoj definiciji ovog oblika organizacije zemaljska školjka.”

Uprkos nekim kontradiktornostima, Vernadskyjeva doktrina o biosferi predstavlja novi veliki korak u razumijevanju ne samo žive prirode, već i njene neraskidive veze sa istorijske aktivnostičovječanstvo.