Żywa materia- żywe organizmy zamieszkujące naszą planetę.
Masa żywej materii to zaledwie 0,01% masy całej biosfery. Niemniej jednak żywa materia biosfery jest jej głównym składnikiem.
Największą koncentrację życia w biosferze obserwuje się na styku skorupy ziemskiej: atmosfery i litosfery (powierzchnia lądu), atmosfery i hydrosfery (powierzchnia oceanu), a zwłaszcza na granicach trzech skorup - atmosfery, hydrosfery i litosfery (strefy przybrzeżne). To są miejsca, w których V.I. Vernadsky nazwał „filmami życia”. W górę iw dół od tych powierzchni stężenie żywej materii maleje.
Do głównych unikalnych cech żywej materii należą:
1. Możliwość szybkiego zajęcia (opanowania) całej wolnej przestrzeni. Właściwość ta związana jest zarówno z intensywnym rozmnażaniem, jak i zdolnością organizmów do intensywnego zwiększania powierzchni ciała lub tworzonych przez nie zbiorowisk.
2. Ruch jest nie tylko bierny, ale także czynny, to znaczy nie tylko pod działaniem grawitacji, sił grawitacyjnych itp., ale także przeciw przepływowi wody, grawitacji, ruchowi prądy powietrza i tak dalej.
3. Trwałość za życia i szybki rozkład po śmierci(włączenie do obiegu substancji). Dzięki samoregulacji organizmy żywe są w stanie utrzymać stałą skład chemiczny i warunki środowisko wewnętrzne pomimo znacznych zmian warunków otoczenie zewnętrzne. Po śmierci zdolność ta zostaje utracona, a pozostałości organiczne ulegają bardzo szybkiemu zniszczeniu. Powstały organiczny i substancje nieorganiczne wchodzą w cykl.
4. Wysoka zdolność adaptacji (adaptacja) Do różne warunki i w tym zakresie rozwój nie tylko wszystkich środowisk życia (woda, ziemia-powietrze, gleba, organizm), ale także warunków niezwykle trudnych pod względem parametrów fizyko-chemicznych (mikroorganizmy występują w źródłach termalnych o temperaturze do do 140°C, w wodach reaktorów jądrowych, w środowisku beztlenowym).
5. Fenomenalnie szybkie reakcje. Jest o kilka rzędów wielkości większa niż w materii nieożywionej.
6. Wysokie tempo odnowy żywej materii. Tylko niewielka część żywej materii (ułamki procenta) jest konserwowana w postaci pozostałości organicznych, podczas gdy reszta jest stale włączana w procesy cykliczne.
Wszystko wymienione właściwościżywej materii są determinowane przez koncentrację w niej dużych rezerw energii.
Wyróżnia się następujące główne funkcje geochemiczne żywej materii:
1. Energia (biochemiczna)- wiązanie i magazynowanie energii słonecznej w materii organicznej, a następnie rozpraszanie energii podczas zużycia i mineralizacji materii organicznej. Ta funkcja jest związana z odżywianiem, oddychaniem, rozmnażaniem i innymi procesami życiowymi organizmów.
2. Gaz- zdolność organizmów żywych do zmiany i utrzymania określonej skład gazu otoczenie i ogólnie atmosfera. Z funkcją gazu związane są dwa krytyczne okresy (punkty) w rozwoju biosfery. Pierwszy z nich odnosi się do czasu, w którym zawartość tlenu w atmosferze osiągnęła około 1% obecnego poziomu. Doprowadziło to do pojawienia się pierwszych organizmów tlenowych (zdolnych do życia tylko w środowisku zawierającym tlen). Drugi punkt zwrotny związany jest z czasem, w którym stężenie tlenu osiągnęło około 10% obecnego. Stworzyło to warunki do syntezy ozonu i tworzenia się warstwy ozonowej w górne warstwy atmosfera, która umożliwiła organizmom kolonizację lądu.
3. stężenie- „wychwytywanie” ze środowiska przez organizmy żywe i gromadzenie w nich atomów biogennych pierwiastki chemiczne. Zdolność koncentracji materii żywej zwiększa zawartość atomów pierwiastków chemicznych w organizmach w porównaniu z otoczeniem o kilka rzędów wielkości. Skutkiem koncentracji aktywności materii ożywionej jest tworzenie się złóż paliw kopalnych, wapienia, złóż rud itp.
4. utleniająco- redukujące - utleniające i redukujące różne substancje z udziałem żywych organizmów. Pod wpływem organizmów żywych następuje intensywna migracja atomów pierwiastków o zmiennej wartościowości (Fe, Mn, S, P, N itp.), powstają ich nowe związki, osadzają się siarczki i siarka mineralna oraz siarkowodór jest uformowany.
5. destrukcyjny- niszczenie przez organizmy i produkty ich życiowej aktywności zarówno pozostałości materii organicznej, jak i substancji obojętnych. Najistotniejszą rolę w tym zakresie odgrywają destruenci (destruktorzy) – saprofityczne grzyby i bakterie.
6. Transport- przenoszenie materii i energii w wyniku aktywnej formy ruchu organizmów.
7. Środowiskootwórcze- przemiany parametrów fizycznych i chemicznych ośrodka. Wynikiem funkcji środowiskotwórczej jest cała biosfera, a gleba jako jedno z siedlisk i bardziej lokalne struktury.
8. Rozpraszanie- funkcja przeciwna do koncentracji - dyspersja substancji w środowisko. Np. rozpraszanie materii podczas wydalania odchodów przez organizmy, zmiana okryć itp.
9. Informacyjny- gromadzenie pewnych informacji przez organizmy żywe, utrwalanie ich w strukturach dziedzicznych i przekazywanie kolejnym pokoleniom. Jest to jeden z przejawów mechanizmów adaptacyjnych.
10. Biogeochemiczna działalność człowieka- przemiany i przemieszczanie substancji biosfery w wyniku działalności człowieka dla potrzeb gospodarczych i bytowych człowieka. Na przykład zastosowanie koncentratorów węgla - ropy naftowej, węgla, gazu.
Tak więc biosfera jest złożonym dynamicznym systemem, który wychwytuje, gromadzi i przekazuje energię poprzez wymianę substancji między żywą materią a środowiskiem.
Wstęp
Biosfera (we współczesnym znaczeniu) jest rodzajem skorupy Ziemi, zawierającej całość żywych organizmów i tę część substancji planety, która jest w ciągłej wymianie z tymi organizmami. Okładki biosfery Dolna część atmosfera, hydrosfera i Górna część litosfera. Pojęcie „żywej materii” odnosi się do całości żywych organizmów biosfery. Obszar dystrybucji obejmuje dolną część powłoki powietrznej (atmosferę), całą powłokę wodną (hydrosferę) i górną część twarda skorupa(litosfera). Koncepcja ta została wprowadzona przez V. I. Vernadsky'ego. Zauważył, że między bezwładną, martwą częścią biosfery, bezwładnymi ciałami naturalnymi i żyjącymi w niej organizmami zachodzi ciągła wymiana energii. Materia żywa odgrywa najważniejszą rolę w porównaniu z innymi substancjami biosfery i pełni szereg ważnych funkcji.
funkcja energetyczna
Funkcję energetyczną pełnią przede wszystkim rośliny, które w procesie fotosyntezy gromadzą energię słoneczną w postaci różnych związków organicznych. Aby biosfera mogła istnieć i rozwijać się, potrzebuje energii. Nie posiada własnych źródeł energii i może jedynie pobierać energię ze źródeł zewnętrznych. Głównym źródłem biosfery jest Słońce. W porównaniu ze Słońcem wkład energetyczny innych dostawców (wewnętrzne ciepło Ziemi, energia pływów, promieniowanie kosmiczne) w funkcjonowanie biosfery jest znikomy (ok. 0,5% całej energii wprowadzanej do biosfery). Światło słoneczne dla biosfery to rozproszona energia promieniowania o charakterze elektromagnetycznym. Prawie 99% tej energii trafiającej do biosfery jest absorbowane przez atmosferę, hydrosferę i litosferę, a także bierze udział w wywołanych przez nią procesach fizycznych i chemicznych (ruch powietrza i wody, wietrzenie itp.). Tylko około 1% gromadzi się w główne ogniwo jego wchłaniania i jest przekazywane konsumentom w postaci skoncentrowanej. Według Vernadsky'ego zielone organizmy chlorofilowe, zielone rośliny, są głównym mechanizmem biosfery, który wychwytuje Promień słońca i tworzy przez fotosyntezę ciała chemiczne - rodzaj puszkowanej energii słonecznej, której energia później staje się źródłem efektywnej energii chemicznej biosfery, aw dużej mierze - całej skorupy ziemskiej. Bez tego procesu akumulacji i przekazywania energii przez żywą materię rozwój życia na Ziemi i kształtowanie się współczesnej biosfery byłyby niemożliwe.
Każdemu kolejnemu etapowi rozwoju życia towarzyszyło coraz intensywniejsze pochłanianie energii słonecznej przez biosferę. Jednocześnie wzrastała energochłonność życiowej aktywności organizmów w zmieniającym się środowisku naturalnym, a gromadzenie i przekazywanie energii zawsze odbywało się za pośrednictwem żywej materii. Współczesna biosfera powstała w wyniku długiej ewolucji pod wpływem splotu czynników kosmicznych, geofizycznych i geochemicznych. Pierwotnym źródłem wszystkich procesów zachodzących na Ziemi było Słońce, ale Wiodącą rolę fotosynteza odegrała rolę w powstaniu i późniejszym rozwoju biosfery. Biologiczne podłoże powstania biosfery wiąże się z pojawieniem się organizmów zdolnych do wykorzystania zewnętrznego źródła energii, w tym przypadku energii Słońca, do tworzenia substancji organicznych niezbędnych do życia z najprostszych związków.
Fotosynteza rozumiana jest jako przekształcanie przez rośliny zielone i mikroorganizmy fotosyntetyzujące przy udziale energii świetlnej i pigmentów pochłaniających światło (chlorofil itp.) najprostszych związków (wody, dwutlenku węgla i pierwiastki mineralne) na złożone substancje organiczne niezbędne do życia wszystkich organizmów. Proces przebiega w następujący sposób. Foton światła słonecznego oddziałuje z cząsteczką chlorofilu zawartą w chloroplastach zielonego liścia, powodując uwolnienie elektronu z jednego z jego atomów. Elektron ten, poruszając się wewnątrz chloroplastu, reaguje z cząsteczką ADP, która po otrzymaniu odpowiedniej dodatkowej energii zamienia się w cząsteczkę ATP, substancję będącą nośnikiem energii. Wzbudzona cząsteczka ATP w żywej komórce, zawierająca wodę i dwutlenek węgla, przyczynia się do powstawania cząsteczek cukru i tlenu, podczas gdy sama traci część swojej energii i ponownie zamienia się w cząsteczkę ADP.
W wyniku fotosyntezy roślinność kuli ziemskiej pochłania rocznie około dwustu miliardów ton dwutlenku węgla i uwalnia do atmosfery około stu czterdziestu pięciu miliardów ton wolnego tlenu, tworząc ponad sto miliardów ton materia organiczna. Gdyby nie życiowa aktywność roślin, niezwykle aktywne cząsteczki tlenu wchodziłyby w różne reakcje chemiczne, a wolny tlen zniknąłby z atmosfery za około dziesięć tysięcy lat. Niestety, barbarzyńskie zmniejszanie zielonej pokrywy planety przez człowieka jest realne zagrożenie zniszczenie współczesnej biosfery. W procesie fotosyntezy, równolegle z akumulacją materii organicznej i produkcją tlenu, rośliny pochłaniają część energii słonecznej i zatrzymują ją w biosferze. Około 1% energii słonecznej padającej na Ziemię zużywa się na fotosyntezę. Być może to niska stawka związane z niskim stężeniem dwutlenku węgla w atmosferze i hydrosferze. Każdego roku organizmy fotosyntetyzujące na lądzie i oceanie wiążą około 31018 kJ energii słonecznej, czyli około dziesięciokrotnie więcej niż energia zużywana przez ludzkość.
W przeciwieństwie do roślin zielonych, niektóre grupy bakterii syntetyzują materia organiczna nie dzięki energii słonecznej, ale energii uwalnianej podczas reakcji utleniania związków siarki i azotu. Ten proces nazywa się chemosyntezą. W akumulacji materii organicznej w biosferze odgrywa ona w porównaniu z fotosyntezą znikomą rolę mała rola. W ramach ekosystemu energia w postaci pożywienia jest rozprowadzana wśród zwierząt. Substancje organiczne syntetyzowane przez rośliny zielone i chemobakterie (cukry, białka itp.), przechodząc kolejno z jednego organizmu do drugiego w procesie ich odżywiania, przekazują zawartą w nich energię. Rośliny są zjadane przez zwierzęta roślinożerne, które z kolei stają się ofiarami drapieżników itp. Ten spójny i uporządkowany przepływ energii jest konsekwencją energetycznej funkcji żywej materii w biosferze.
funkcja destrukcyjna
Mineralizacja substancji organicznych, rozkład martwej materii organicznej na proste związki nieorganiczne, chemiczny rozkład skał, udział powstałych minerałów w cyklu biotycznym determinuje destrukcyjną (niszczącą) funkcję materii żywej. Funkcję tę pełnią głównie grzyby i bakterie. Martwa materia organiczna rozkłada się na proste związki nieorganiczne (dwutlenek węgla, woda, siarkowodór, metan, amoniak itp.), które są ponownie wykorzystywane w początkowym ogniwie cyklu. Robi to specjalna grupa organizmów - rozkładacze (destruktory).
Na szczególną uwagę zasługuje rozkład chemiczny skał. Dzięki żywej materii cykl biotyczny jest uzupełniany minerałami uwalnianymi z litosfery. Na przykład grzyb pleśniowy w warunkach laboratoryjnych uwolnił ze skały wulkanicznej 3% zawartego w nim krzemu, 11% aluminium, 59% magnezu, 64% żelaza. Najsilniejszy Narażenie chemiczne bakterie, sinice, grzyby i porosty mają na skałach roztwory całego kompleksu kwasów - węglowego, azotowego, siarkowego i różnych kwasów organicznych. Organizmy rozkładając przy ich pomocy określone minerały, selektywnie pobierają i włączają do cyklu biotycznego najważniejsze składniki pokarmowe - wapń, potas, sód, fosfor, krzem, mikroelementy. waga całkowita pierwiastków popiołu, biorących udział corocznie w cyklu biotycznym tylko na lądzie, jest około ośmiu miliardów ton, czyli kilkakrotnie więcej niż masa produktów erupcji wszystkich wulkanów na świecie w ciągu roku. Dzięki żywotnej aktywności organizmów destruktorowych, wyjątkowa właściwość gleby – ich żyzność.
funkcja koncentracji
Funkcja koncentracji (akumulacji) - selektywne gromadzenie się pewnych substancji rozsianych w przyrodzie - wodoru, węgla, azotu, tlenu, wapnia, magnezu, sodu, potasu, fosforu i wielu innych, m.in. metale ciężkie, w żywych istotach. Muszle mięczaków, pancerze okrzemek, szkielety zwierząt to przykłady manifestacji funkcji koncentracji żywej materii.
Zdolność do koncentracji pierwiastków z rozcieńczonych roztworów jest istotna funkcjażywa substancja. Najbardziej aktywnymi koncentratorami wielu pierwiastków są mikroorganizmy. Na przykład w odpadach niektórych z nich, w porównaniu ze środowiskiem naturalnym, zawartość manganu wzrasta 1 200 000 razy, żelaza - 65 000, wanadu - 420 000, srebra - 240 000 razy.
Organizmy morskie aktywnie koncentrują rozproszone minerały, aby zbudować swoje szkielety lub pokrywy. Są więc organizmy wapniowe - glony wapienne, mięczaki, koralowce, mszywioły, szkarłupnie itp. oraz krzemowe - okrzemki, gąbki krzemowe, radiolarie. specjalna uwaga zasługuje na zdolność organizmów morskich do gromadzenia pierwiastków śladowych, metali ciężkich, w tym trujących (rtęć, ołów, arsen) oraz pierwiastków promieniotwórczych. W organizmach bezkręgowców i ryb ich stężenie może być setki tysięcy razy większe niż w wodzie morskiej. W rezultacie organizmy morskie są przydatne jako źródło pierwiastków śladowych, ale jednocześnie ich spożywanie może grozić zatruciem metalami ciężkimi lub być niebezpieczne ze względu na zwiększoną radioaktywność.
Funkcja środowiskotwórcza
Materia żywa przekształca fizyczne i chemiczne parametry środowiska w warunki sprzyjające egzystencji organizmów. To pokazuje inny główna funkcja materia żywa - środowiskotwórcza. Na przykład lasy regulują spływ powierzchniowy, zwiększają wilgotność powietrza i wzbogacają atmosferę w tlen.
Można powiedzieć, że funkcja środowiskotwórcza jest wypadkową wszystkich omówionych powyżej funkcji materii żywej: funkcja energetyczna dostarcza energii wszystkim ogniwom cyklu biologicznego (w procesie fotosyntezy rośliny pełnią funkcję gazową: pochłaniają dwutlenek węgla i uwolnić tlen); destrukcyjne i koncentracyjne sprzyjają wydobywaniu ze środowiska naturalnego i gromadzeniu rozproszonych, ale żywotnych dla organizmów pierwiastków.
Środowiskootwórcze funkcje materii żywej stworzyły i utrzymują równowagę materii i energii w biosferze, zapewniając stabilność warunków bytowania organizmów, w tym człowieka. Jednocześnie materia żywa jest zdolna do przywracania warunków siedliskowych zaburzonych w wyniku klęsk żywiołowych lub antropogenicznych oddziaływań. Tę zdolność żywej materii do przywracania korzystnych warunków egzystencji wyraża zasada Le Chateliera, zapożyczona z dziedziny równowag termodynamicznych. Polega ona na tym, że zmiana dowolnych zmiennych w systemie w odpowiedzi na perturbacje zewnętrzne następuje w kierunku kompensacji wywołanych perturbacji. W teorii sterowania podobne zjawisko nazywa się ujemnym sprzężeniem zwrotnym. Dzięki tym połączeniom system powraca do stanu pierwotnego, jeśli wytworzone zaburzenia nie przekraczają wartości progowych. Na przykład biosfera reaguje na wzrost zawartości dwutlenku węgla w atmosferze wzmożeniem fotosyntezy, co powoduje zmniejszenie stężenia tlenu. Tak więc stabilność biosfery nie jest zjawiskiem statycznym, lecz dynamicznym.
Środowiskootwórcza rola materii żywej ma swój wyraz chemiczny i wyraża się w odpowiednich funkcjach biogeochemicznych, które wskazują na udział organizmów żywych w chemicznych procesach zmiany składu materiałowego biosfery. W wyniku pełnienia funkcji środowiskotwórczej w otoczce geograficznej miały miejsce następujące ważne wydarzenia: przekształcenie składu gazowego atmosfery pierwotnej; zmienił się skład chemiczny wód pierwotnego oceanu; sekwencja skał osadowych powstałych w litosferze; na powierzchni ziemi powstała żyzna pokrywa glebowa (wody oceanu, rzeki i jeziora też są żyzne). Materia żywa pełni następujące funkcje biogeochemiczne: gazowe, koncentracyjne, redoks, biochemiczne i biogeochemiczne związane z działalnością człowieka.
Funkcje gazów polegają na udziale organizmów żywych w migracji gazów i ich przemianach. W zależności od tego, o jakich gazach mówimy, wyróżnia się kilka funkcji gazowych.
1. Tlen-dwutlenek węgla - tworzenie większości wolnego tlenu na planecie. Nośnikiem tej funkcji jest każdy zielony organizm. Tlen jest uwalniany tylko wtedy, gdy światło słoneczne, w nocy ten proces fotochemiczny jest zastępowany przez uwalnianie dwutlenku węgla przez zielone rośliny.
2. Dwutlenek węgla niezależny od tlenu - powstawanie biogennego kwasu węglowego w wyniku oddychania zwierząt, grzybów i bakterii. Wartość funkcji wzrasta w obszarze podziemnej troposfery, który nie ma tlenu.
3. Ozon i nadtlenek wodoru - powstawanie ozonu (i ewentualnie nadtlenku wodoru). Tlen biogenny, zamieniając się w ozon, chroni życie przed niszczącym działaniem promieniowania słonecznego. Wykonanie tej funkcji spowodowało powstanie ochronnego ekranu ozonowego.
4. Azot - powstawanie większości wolnego azotu w troposferze w wyniku jego uwalniania przez bakterie azototwórcze podczas rozkładu materii organicznej. Reakcja zachodzi zarówno w warunkach lądowych, jak i oceanicznych.
5. Węglowodory - realizacja przemian wielu gazów biogennych, których rola w biosferze jest ogromna. Należą do nich na przykład gaz ziemny, zawarte w nim terpeny olejki eteryczne, terpentyny i powodując aromat kwiatów, zapach drzew iglastych.
W związku z pełnieniem gazowych funkcji biogeochemicznych przez materię żywą w trakcie geologicznego rozwoju Ziemi, współczesny skład chemiczny atmosfery wykształcił się z unikalnym wysoka zawartość tlen i niska zawartość dwutlenek węgla, a także umiarkowane warunki temperaturowe. Zgodnie z hipotezą O. G. Sorokhtina nie cały tlen atmosferyczny jest pochodzenia biogennego, 30% z niego dostało się do basenu powietrznego w wyniku odgazowania jelit. Rozważmy wpływ środowiskotwórczej funkcji organizmów na zawartość tlenu i dwutlenku węgla w atmosferze. Wzrost stężenia tlenu w atmosferze powoduje „efekt cieplarniany” i przyczynia się do ocieplenia klimatu. Podczas fotosyntezy uwalniany jest wolny tlen. Po raz pierwszy na Ziemi masowy rozwój organizmów fotosyntetyzujących - niebiesko-zielonych alg - miał miejsce dwa i pół miliarda lat temu. Dzięki temu w atmosferze pojawił się tlen, co dało impuls do szybkiego rozwoju zwierząt. Jednak intensywnej fotosyntezie towarzyszyło zwiększone zużycie tlenu i spadek jego zawartości w atmosferze. Doprowadziło to do osłabienia „efektu cieplarnianego”, gwałtownego ochłodzenia i pierwszego (hurońskiego) zlodowacenia w historii planety.
Akumulacja dwutlenku węgla w atmosferze ze spalania paliw węglowodorowych jest dziś uważana za niepokojącą tendencję prowadzącą do ocieplenia klimatu, topnienia lodowców i grożącą podniesieniem poziomu Oceanu Światowego o ponad sto metrów. W tym względzie należy zwrócić uwagę na funkcję wychwytywania i zakopywania nadmiaru dwutlenku węgla przez organizmy morskie poprzez przekształcanie go w związki węglanu wapnia, a także poprzez tworzenie biomasy materii żywej. Dzięki realizacji funkcji redoks przeprowadzane są przemiany chemiczne substancji zawierających atomy o zmiennej wartościowości. Funkcja oksydacyjna wyraża się w utlenianiu, przy udziale bakterii i ewentualnie grzybów, wszystkich związków ubogich w tlen w glebie, wietrzejącej skorupie i hydrosferze. W ten sposób powstają na przykład bagienne rudy żelaza, brązowe grudki żelaziste i horyzonty żelaziste. Funkcja redukująca jest zasadniczo przeciwieństwem funkcji utleniającej. Dzięki niej, w wyniku jej działań bakterie beztlenowe w dolnej jednej trzeciej podmokłego profilu glebowego, praktycznie pozbawionego tlenu, tworzą się tlenkowe formy żelaza.
Funkcje biochemiczne są związane z żywotną aktywnością organizmów żywych - ich odżywianiem, oddychaniem, rozmnażaniem, śmiercią i późniejszym niszczeniem ciał. W rezultacie następuje przemiana chemiczna materii żywej, najpierw w bioinert, a następnie, po obumieraniu, w obojętny. Należy odróżnić niszczenie ciał organizmów po ich śmierci, które występuje wszędzie i jest powodowane przez drobnoustroje, grzyby i niektóre owady, od niszczenia związanego z masowym grzebaniem szczątków roślin i zwierząt po ich śmierci lub śmierci. W tym drugim przypadku łączne lub sekwencyjne wykonywanie funkcji koncentracyjnych i biochemicznych przez żywą materię prowadzi do geochemicznej transformacji litosfery.
Funkcje biogeochemiczne związane z działalnością człowieka spowodowały wielkie zmiany chemiczne i chemiczne procesy biochemiczne w biosferze, przyczyniają się do powstania jej nowego stanu ewolucyjnego – Noosfery. Już dziś lokalne i planetarne zanieczyszczenia w wyniku rozwoju energetyki cieplnej, przemysłu, transportu i rolnictwa mogą prowadzić do nieodwracalnych skutków w biosferze, gdyż człowiek intensywniej niż inne organizmy zmienia się warunki fizyczneśrodowisko. Czystość wody morskie- wynik filtracji przeprowadzanej przez różne organizmy, ale przede wszystkim przez zooplankton. Większość z tych organizmów pozyskuje pożywienie poprzez filtrowanie małych cząstek z wody. Ich praca jest tak intensywna, że cały ocean zostaje oczyszczony z zawiesiny w ciągu 4 lat. Wyjątkową czystość wód jeziora Bajkał wiele zawdzięcza widłonogom episzura, który trzy razy w roku filtruje jego wodę.
Wniosek
Nie ma siły chemicznej na powierzchni ziemi, która jest bardziej stale aktywna, a zatem potężniejsza w swoich ostatecznych skutkach, niż organizmy żywe jako całość. Stan chemiczny zewnętrznej skorupy naszej planety jest całkowicie pod wpływem życia i jest determinowany przez żywe organizmy, z działalnością których związany jest wielki proces planetarny - migracja pierwiastków chemicznych w biosferze. Życie na Ziemi to najwybitniejszy proces na jej powierzchni, który otrzymuje życiodajną energię Słońca i wprawia w ruch (obieg materii) prawie wszystkie pierwiastki chemiczne układu okresowego. Życie zostaje zredukowane do ciągłej sekwencji wzrostu, samoreprodukcji i syntezy kompleksów związki chemiczne. Bez towarzyszącego tym procesom transferu energii nie byłoby możliwe ani samo istnienie życia, ani tworzenie systemów ponadorganizmów na wszystkich poziomach organizacji. Gdyby energia słoneczna na planecie tylko się rozproszyła, życie na Ziemi byłoby niemożliwe. Aby biosfera mogła istnieć, musi otrzymywać i gromadzić energię z zewnątrz. A tę pracę wykonują żywe organizmy.
Bibliografia
1. Kiselev VN Podstawy ekologii: Proc. dodatek. - Mińsk.: Universitetskaya, 2000.
2. Lapo AV Ślady dawnych biosfer. - M., 1987.
3. Petrov K. M. Ekologia ogólna: interakcja społeczeństwa i natury: Instruktaż dla uniwersytetów. - Petersburg: Chemia, 1
Znaczący udział. Dlatego stopień ich wzajemnego przystosowania nie jest taki sam, a same przystosowania są względne. WNIOSEK. Kwestia funkcji żywej materii i różnorodności gatunków jest ściśle związana z problemem pochodzenia życia. nowoczesna nauka twierdzi, że nie ma sensu mówić o życiu na naszej planecie w kategoriach genezy, ponieważ oznaczałoby to istnienie pewnego „początku”, to…
Zarówno terytoria kontynentów, jak i przestrzenie oceaniczne. Po trzecie, stałość w długookresowym reżimie wielkości promieniowania słonecznego - podstawy energetycznej dla rozwoju życia i migracji biogeochemicznych na Ziemi. Wcześniej zajmowaliśmy się właściwościami żywej materii. Powróćmy jeszcze raz do rozważań nad różnicą między żywymi a bezwładnymi ciałami naturalnymi w ich przejawach w biosferze, za V.I. ...
organizmy. Funkcje podejścia systemowego biosfery. Funkcjonować systemy biologiczne- umiejętność ukierunkowania swoich działań na osiągnięcie określonych, przydatnych dla nich rezultatów o wartości adaptacyjnej. FUNKCJA BIOSFERY – wyraża się jako określony kierunek rozwoju życia na Ziemi. Jeśli kierunek przemian materii i energii w PRZYRODA NIEŻYWA charakteryzuje się ogólnym spadkiem poziomu organizacji ...
Otrzymany dopiero w 1977 r., liczy około 300 000 osób-św. Sekcja 2. Wpływ promieniowania na organizm żywy. 2.1 Mechanizm oddziaływania emisji promieniotwórczych na organizm człowieka. Rozważ mechanizm wpływu promieniowania na organizm ludzki, sposoby, w jakie różne substancje radioaktywne wpływają na organizm, ich dystrybucję w organizmie, osadzanie się, wpływ na różne ...
Środowiskootwórcze funkcje materii żywej. Wszystkie działania organizmów żywych w biosferze można, z pewnym stopniem umowności, sprowadzić do kilku podstawowych funkcji, które mogą znacząco uzupełniać ideę ich transformacyjnej roli biosferyczno-geologicznej.
VI Vernadsky wyróżnił dziewięć funkcji żywej materii: gaz, tlen, utlenianie, wapń, redukując, koncentrację i inne. Obecnie nazwy tych funkcji zostały nieco zmienione, część z nich została połączona. Przedstawiamy je zgodnie z klasyfikacją A. V. Lapo (1987).
1. Energia. Związany z magazynowaniem energii w procesie fotosyntezy, jej przenoszeniem przez łańcuchy pokarmowe, rozpraszaniem. Ta funkcja jest jedną z najważniejszych i zostanie omówiona bardziej szczegółowo w Sekcji IV.4 – Energia ekosystemu.
Funkcja energetyczna żywej materii znajduje odzwierciedlenie w dwóch zasadach biogeochemicznych sformułowanych przez V.I. Vernadsky'ego. Zgodnie z pierwszym z nich geochemiczna energia biogenna dąży do maksymalnego manifestowania się w biosferze. Druga zasada mówi, że w procesie ewolucji przeżywają te organizmy, które swoim życiem zwiększają energię geochemiczną.
2. Gaz- zdolność do zmiany i utrzymania określonego składu gazowego środowiska i atmosfery jako całości. W szczególności włączenie węgla w procesy fotosyntezy, a następnie w łańcuch pokarmowy, spowodowało jego akumulację w materii biogennej (pozostałości organiczne, wapień itp.) W efekcie następował stopniowy spadek zawartości węgla i jego związków, przede wszystkim dwutlenku (CO 2 ) w atmosferze z kilkudziesięciu procent do współczesnych 0,03%. To samo dotyczy akumulacji tlenu w atmosferze, syntezy ozonu i innych procesów.
Z funkcją gazu związane są obecnie dwa krytyczne okresy (punkty) w rozwoju biosfery. Pierwszy z nich odnosi się do czasu, w którym zawartość tlenu w atmosferze osiągnęła około 1% obecnego poziomu (pierwszy punkt Pasteura). Doprowadziło to do pojawienia się pierwszych organizmów tlenowych (zdolnych do życia tylko w środowisku zawierającym tlen). Od tego czasu procesy odbudowy w biosferze zaczęto uzupełniać procesami oksydacyjnymi. Stało się to około 1,2 miliarda lat temu. Drugi punkt zwrotny w zawartości tlenu związany jest z czasem, w którym jego stężenie osiągnęło około 10% aktualnego (drugi punkt Pasteura). Stworzyło to warunki do syntezy ozonu i powstania osłony ozonowej w górnych warstwach atmosfery, co umożliwiło organizmom zagospodarowanie lądu (wcześniej funkcję ochrony organizmów przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym pełniła woda , pod którym życie było możliwe).
3. redoks. Wiąże się to z intensyfikacją pod wpływem materii ożywionej procesów zarówno utleniania, na skutek wzbogacenia środowiska w tlen, jak i redukcji, przede wszystkim w przypadkach rozkładu materii organicznej w warunkach niedoboru tlenu. Procesom odzysku zwykle towarzyszy powstawanie i akumulacja siarkowodoru i metanu. To w szczególności powoduje, że głębokie warstwy bagien są praktycznie martwe, a także znaczące warstwy wód przydennych (na przykład w Morzu Czarnym). Proces ten w związku z działalnością człowieka postępuje.
4. stężenie- zdolność organizmów do koncentracji rozproszonych pierwiastków chemicznych w swoim organizmie, zwiększając ich zawartość w porównaniu z otaczającym organizmy środowiskiem o kilka rzędów wielkości (dla np. manganu w organizmie poszczególnych organizmów - miliony razy). Efektem działania koncentracji są złoża paliw kopalnych, wapienia, złoża rud itp. Ta funkcja żywej materii jest wszechstronnie badana przez naukę biomineralogii. Organizmy koncentratorowe są wykorzystywane do rozwiązywania konkretnych problemów aplikacyjnych, na przykład do wzbogacania rud pierwiastkami chemicznymi lub związkami interesującymi człowieka.
5. destrukcyjny- niszczenie przez organizmy i produkty ich życiowej aktywności zarówno pozostałości materii organicznej, jak i substancji obojętnych. Główny mechanizm tej funkcji jest związany z krążeniem substancji. Najważniejszą rolę w tym zakresie odgrywają niższe formy życia - grzyby, bakterie (destruktory, rozkładacze).
6. Transport- przenoszenie materii i energii w wyniku aktywnej formy ruchu organizmów. Często taki transfer odbywa się na ogromne odległości, na przykład podczas migracji i koczowniczych ruchów zwierząt. Koncentracyjna rola zbiorowisk organizmów, np. w miejscach ich gromadzenia (targi ptasie i inne osady kolonialne), jest w dużej mierze związana z funkcją transportową.
7. Środowiskootwórcze. Funkcja ta jest w dużej mierze integracyjna (wynik wspólnego działania innych funkcji). Docelowo wiąże się to z przemianą parametrów fizykochemicznych ośrodka. Funkcję tę można rozpatrywać w szerszym i węższym ujęciu.
W szerokim znaczeniu wynikiem tej funkcji jest całe środowisko naturalne. Została stworzona przez organizmy żywe i one również utrzymują jej parametry we względnie stabilnym stanie w niemal wszystkich geosferach.
W węższym sensie środowiskotwórcza funkcja materii żywej przejawia się np. w tworzeniu gleb. V. I. Vernadsky, jak wspomniano powyżej, nazwał glebę ciałem bioobojętnym, podkreślając w ten sposób wielką rolę żywych organizmów w jej tworzeniu i istnieniu. Rolę organizmów żywych w tworzeniu gleb przekonująco pokazał Karol Darwin w swojej pracy „Formowanie warstwy wegetatywnej ziemi przez aktywność dżdżownic”. Znany naukowiec W. W. Dokuczajew nazwał glebę „zwierciadłem krajobrazu”, podkreślając tym samym, że jest ona wytworem głównego elementu krajobrazotwórczego – biocenoz, a przede wszystkim szaty roślinnej.
Lokalna środowiskotwórcza aktywność organizmów żywych, a zwłaszcza ich zbiorowisk, przejawia się także w przekształcaniu przez nie parametrów meteorologicznych środowiska. Dotyczy to przede wszystkim zbiorowisk o dużej masie materii organicznej (biomasy). Na przykład w zbiorowiskach leśnych mikroklimat znacząco różni się od przestrzeni otwartych (polnych). Występują tu mniejsze dobowe i roczne wahania temperatury, wyższa wilgotność powietrza, mniejsza zawartość dwutlenku węgla w atmosferze na poziomie nasyconego liśćmi okapu (wynik fotosyntezy) oraz zwiększona jego ilość w warstwie podłoża (konsekwencja intensywnych procesów rozkładu materii organicznej w glebie iw górnych poziomach gleby).
8. Wraz z koncentracją materii żywej wyróżnia się zgodnie z wynikami funkcję odwrotną do niej - rozpraszanie. Przejawia się poprzez aktywność troficzną (odżywczą) i transportową organizmów. Na przykład dyspersja materii podczas wydalania odchodów przez organizmy, śmierć organizmów podczas różnego rodzaju ruchów w przestrzeni, zmiana okryć. Żelazo hemoglobiny we krwi jest rozpraszane na przykład przez owady wysysające krew itp.
Również ważne informacyjny funkcja żywej materii, która wyraża się w tym, że żywe organizmy i ich społeczności gromadzą pewne informacje, utrwalają je w dziedzicznych strukturach, a następnie przekazują kolejnym pokoleniom. Jest to jeden z przejawów mechanizmów adaptacyjnych.
W uogólnionej formie rola żywej materii została sformułowana przez geochemika A.N. Perelmana w postaci „Prawa biogenicznej migracji atomów” (V.I. Vernadsky): „Migracja pierwiastków chemicznych na powierzchni ziemi iw biosferze jako całość odbywa się albo przy bezpośrednim udziale materii żywej, albo jednak odbywa się w środowisku, którego cechy geochemiczne determinuje materia żywa... „Zgodnie z tym prawem zrozumienie procesów zachodzących w biosferze jest niemożliwe bez z uwzględnieniem czynników biotycznych i biogennych. Oddziałując na żywą populację Ziemi, ludzie zmieniają tym samym warunki migracji atomów, aw konsekwencji wpływają na podstawowe procesy geologiczne.
Książka o szerokim kierunku przyrodniczym, w której w fascynującej formie przedstawiona jest pierwotna doktryna ekologicznych funkcji biosfery i gleby – „kołowłosej skóry Ziemi”. Ukazano niezastąpioną rolę pokrywy glebowej w życiu i ewolucji planety oraz cywilizacji lądowej. Podkreślono działanie ogólnych wzorców przyrodniczych w życiu biosfery i człowieka. Pokazywanie sposobów ratowania gleby – planetarnego węzła więzi ekologicznych. Rozważany jest problem zachowania zdrowia człowieka i środowiska.
Dla szeroki zasięg czytelników - ekologów, gleboznawców, geografów, pracowników rolnictwa i leśnictwa, ekologów i wszystkich, którym zależy na losach naszej Ziemi.
Książka:
Funkcje świata organizmów żywych
| <<< Назад
|
Do przodu >>> |
Funkcje świata organizmów żywych
Świat żywych... W rzeczywistości wszystko, co obecnie istnieje i dzieje się na kuli ziemskiej, jest w mniejszym lub większym stopniu związane bezpośrednio lub pośrednio z działalnością organizmów, ich przeszłym i obecnym życiem. Wkład bioświata w rozwój biosfery został doceniony przez V.I. Vernadsky (1987), który również z powodzeniem wykorzystał koncepcję biogeochemicznych funkcji żywej materii. Władimir Iwanowicz przywiązywał ogromną wagę do udziału organizmów w kształtowaniu składu chemicznego przypowierzchniowych geosfer, zwłaszcza dolnej części powłoki powietrznej – troposfery. Podkreślił tym samym, że troposfera nie jest zjawiskiem astronomicznym, ale zjawiskiem planetarnym stworzonym przez żywą materię. Wszystkie główne gazy troposfery i wyższych warstw atmosfery - N 2, O 2, H 2 S, CH 4 ... i ich stosunki ilościowe są wynikiem całkowitego działania żywej materii.
Badania ostatnich dziesięcioleci dowodzą słuszności koncepcji V.I. Vernadsky'ego, a ponadto dają nam powód, aby pójść dalej i stwierdzić, że w istocie nic na Ziemi nie umyka wpływowi żywych. Nawet procesy zachodzące w trzewiach planety – poza skorupą ziemską – są związane z bioświatem, gdyż zasilane są energią uwalnianą podczas zakopywania się w głębokich warstwach produktów biogennych. Wymieńmy główne funkcje ekologiczne organizmów żywych.
Bardzo oczywiste w ich znaczeniu atmosferyczne i hydrosferyczne funkcje bioświata, który biogenizuje i reguluje skład muszli wodnych i powietrznych, znacząco wpływa na dynamikę dolnych warstw powietrza, uczestniczy w redystrybucji i przemianach opadów atmosferycznych oraz regulacji spływów powierzchniowych i rzecznych. Znaczenie tej grupy funkcji zostanie pokazane na poniższym przykładzie.
Opady ... Wielu z nas, słuchając prognoz pogody o opadach na glebę, wierzy, że Ziemia otrzymała tyle wilgoci, ile spadła. Niestety, lub wręcz przeciwnie, na szczęście sytuacja jest znacznie bardziej skomplikowana, a przez to bardziej interesująca. Po pierwsze bioprzechwytywacze w postaci traw, drzew i krzewów pilnie czekają na uzdrawiającą wodę deszczową. Pierwsze opady deszczu, szczególnie w suche dni, są chętnie wchłaniane przez powierzchnię liści. Następnie pojawiają się trawiaste łodygi i zdrewniałe pnie, ściółka roślinna i ściółka gruntowa, które również mają tendencję do uzupełniania się wilgocią. W rezultacie, jeśli jest mało deszczu, niewiele zostaje dla samej gleby. Roślinność będzie redystrybutorem opadów. Na przykład baldachim lasu zatrzymuje do 30% wszystkich opadających na niego opadów.
Ale pokrywa roślinna nie tylko aktywnie redystrybuuje, ale także znacząco przekształca skład chemiczny opadów. Tak więc badania L.V. Medvedeva, TE Szitikowa, V.A. Alekseenko (1986), przeprowadzony w południowej tajdze w Valdai, pokazuje, że woda spływająca z koron i pni drzew znacznie różni się od opadów początkowych padających na drzewostan. Z jednej strony wody te są bogate w wiele składniki chemiczne. Wzrasta w nich zawartość potasu, węgla organicznego itp. Ponadto wzrost ten jest inny - 3-20 razy w wodach koronowych i 5-60 razy w wodach łodygowych. Z opadów opadających na las drzewostan wydobywa natomiast pierwiastki, których mu brakuje – w największym stopniu azot, a także sód i chlor. Badacze dochodzą do wniosku: „Wymywanie kilkudziesięciu kg/ha*rok związków organicznych nadaje wodzie z koron i łodyg jakościowo nowe właściwości chemicznie i biologicznie czynnych roztworów zaangażowanych w procesy bioregulacji, glebotwórstwa i geochemicznego transportu substancji. Nie mniej ważne dla samego drzewostanu jest oddziaływanie chemiczne między lasem a opadami. Absorpcja z opadów niezbędne elementy odżywianie i uwalnianie za pomocą wytrącania wielu pierwiastków, w tym nadmiaru i produkty szkodliwe metabolizm, są jednym z najważniejszych mechanizmów samoregulacji lasu, w szczególności jego reżimu żywieniowego” (Medvedev i in., 1986, s. 52).
Pedosferyczne i litosferyczne funkcje organizmów żywych przejawiają się w tym, że organizmy są wiodącym czynnikiem glebotwórczym i stale odnawiają żyzność gleby, okazują się być czynnikami wietrzenia biochemicznego i przemian skał i minerałów oraz służą jako materialne źródło powstawania minerałów organogenicznych. Osobliwość Funkcje te są ściśle związane z życiem gleb, dlatego bardziej zasadne jest rozważenie ich konkretnych przejawów w kolejnym rozdziale tej książki.
Ogólne funkcje biosferyczne i planetarne bioświata wyrażają się w fakcie, że organizmy żywe są decydującym czynnikiem powstania i zachowania rozwiniętej biosfery, głównym mechanizmem przenoszenia materii do szczególnego stan aktywny, dając początek oszałamiającej różnorodności jego form. Ponadto bioświat tworzy bank energii planety, stymuluje dynamikę geosfer i ich składników oraz wspiera pełne życie na ziemi. Na podstawie powyższego wyjaśnijmy wkład organizmów żywych w powstanie i zachowanie rozwiniętej, bardzo złożonej zorganizowanej biosfery.
Jak i dlaczego powstała biosfera, w jakich okolicznościach nabrała stabilności i zdolności do postępowej ewolucji, według jakich praw żyje i funkcjonuje, i dlaczego wciąż wybacza ludzkości eksperymenty na sobie? Odpowiedzi na wszystkie te pytania są wciąż w fazie dojrzewania. Ale jedna bardzo ważna okoliczność zaczyna być wystarczająco jasna. Jej istotą jest to, że biosfera ze wszystkimi jej najważniejszymi atrybutami (pomijając to, co zrobił w niej człowiek) została stworzona przede wszystkim przez cały świat organizmów żywych w wyniku ciężkiej pracy przez około 4 miliardy lat. Tak, tak organizmy pracowały nad swoim potomstwem - biosferą. Świadczy o tym w szczególności fakt, że najstarsze skały osadowe na Grenlandii w wieku 3,8 Ga zawierają ślady aktywności biologicznej, a stromatolity i mikroskamieniałości mikroorganizmów trichomowych odnotowano w chertach w wieku 3,5 Ga w Australii.
Fakt, że biosfera ze wszystkimi jej składnikami (powłoka wodna, troposfera, gleba itp.) jest przede wszystkim wytworem organizmów żywych, podkreślał V.I. Vernadsky: „Życie, jakby żywa materia, tworzy dla siebie obszar życia. Taka jest charakterystyczna organizacja naszej planety” (1987, s. 225). Należy podkreślić, że obszar życia nie jest zabudowany oddzielna grupa lub oddział istot żywych, ale jest tworzony przez ich całość, cały biologiczny świat Ziemi, reprezentowany przez niezwykle różnorodne gatunki, z których każdy ma swoją unikalną funkcję ekologiczną, swoje miejsce na planecie zalegalizowane przez ewolucję. Niestety, z uznania tych przekonujących postaw wynika bardzo przygnębiający wniosek: jeśli ludzkość, nawet jeśli przestanie dalej zanieczyszczać środowisko, nadal będzie niszczyć gatunki biologiczne, nieuchronnie zrujnuje skomplikowaną biosferę, zamieniając ją w „bioprymitywną”, nie będą w stanie za darmo produkować wody, powietrza i żywności o wymaganej jakości, gdyż z biosfery znikną niezbędni „specjaliści” o różnych profilach.
Słuszność wyciągniętego wniosku jest poparta nie tylko ogólnym rozumowaniem, ale także szeregiem sprawdzonych przepisów teoretycznych i faktycznych. Warto więc odwołać się do uniwersalnej zasady amerykańskiego matematyka teoretycznego Johna von Neumanna, zgodnie z którą obniżenie poziomu złożoności i organizacji systemu poniżej pewnego minimum prowadzi do pogorszenia jego jakości. I odwrotnie, przekroczenie poziomu minimalnego stwarza warunki do samowystarczalności i doskonalenia systemu (por. Moiseev, 1990).
Tak więc ochrona gatunków, których tempo wymierania stało się katastrofalne, to nie tylko ratowanie dzieci ewolucja biologiczna, to przede wszystkim ratowanie nadających się do zamieszkania naturalnych siedlisk ludzkich.
W związku z tym dotknijmy się Noosferyczne funkcje żywych organizmów- ich rola w życiu ziemian. Funkcje te robią wrażenie już przy pobieżnym zapoznaniu się z nimi, gdyż bioświat nie tylko stwarza człowiekowi środowisko życia, ale i dostarcza mu niezbędnych zasobów, jest warunkiem zachowania zdrowia człowieka, czynnikiem estetycznego i moralnego rozwoju człowieka. człowieka, źródło wiedzy o prawach przyrody.
Szczególną rolę odgrywają zielone rośliny fotosyntetyzujące, które dostarczają nam zarówno zdrowego powietrza, jak i powietrza pyszne jedzenie i tak dalej, i tak dalej, i tak dalej. To nie przypadek, że V.I. Vernadsky podkreślił: „Cały świat zwierzęcy, w tym człowiek, jako całość, potrzebujący do życia wolnego tlenu, jest dodatkiem organizmów chlorofilowych. Bez nich nie mógłby istnieć. Rośliny chlorofilne są autotroficzną materią żywą. W przypadku ich braku fauna kręgowców lądowych musiałaby zniknąć” (1987, s. 223).
I problem z jedzeniem! Rzeczywiście dzięki roślinom i otrzymywanym z nich produktom ludzkość nie tylko nie umiera z głodu, ale zyskuje możliwość rozwoju, wygodnego życia. Na przykład pół kilograma dobry chleb jest w ponad połowie zadowolony dzienne zapotrzebowanie człowieka w białko, węglowodany, witaminy z grupy B i E, różne substancje mineralne i balastowe. Jak nie pamiętać słów K.A. Timiryazeva o chlebie jako wybitnym osiągnięciu ludzi, otrzymanym przez nich dzięki obecności zielonego złota na ziemi: „Ilu ludzi naprawdę myślało, że kromka dobrze upieczonego chleb pszeniczny stanowi jeden z największych wynalazków ludzkiego umysłu, jedno z tych empirycznych odkryć, które późniejsze badania naukowe muszą potwierdzić i wyjaśnić. Rzeczywiście, spośród setek tysięcy roślin zamieszkujących Ziemię, trzeba było znaleźć taką, która reprezentuje najlepsza kombinacja nieznane substancje (białka i węglowodany) połączone w organach roślinnych, łatwe do zebrania i magazynowania” (cyt. za: Tyshkevich, 1985, s. 7).
Rośliny nie tylko karmią, ale leczą ludzi od tysięcy lat. GL Tyszkiewicz (1985) podaje, że w Starożytny Egipt cebula miał nie tylko jedzenie, ale także cel leczniczy. Żarówki były czczone jako amulety noszone przez wojowników dla odwagi i zapobiegania chorobom, zwłaszcza podczas długich kampanii wojskowych. Żarówki zawierają tak silne fitoncydy, że wykonane z nich amulety były w stanie chronić człowieka przed patogenami. poważna choroba. Czosnek był używany w ten sam sposób. Egipcjanie nie tylko go jedli, ale także nacierają (to samo robili nasi przodkowie podczas epidemii dżumy i cholery). Czosnek wraz z cebulą był częścią obowiązkowej diety legionistów starożytnego Rzymu. Był również szeroko stosowany w Rosji, gdzie został sprowadzony z Bizancjum w IX-X wieku. Żucie ząbka czosnku przez 3-4 minuty zabija bakterie w jamie ustnej.
Niestety, nowoczesny mężczyzna zmaga się ze swoimi chorobami głównie metodą proszkowo-mieszankowo-tabletkową, często zupełnie zapominając o osiągnięciach tradycyjnej medycyny.
I oczywiście nie można nie powiedzieć przynajmniej kilku słów o niepodważalnym wpływie bioświata na rozwój estetyczny i moralny człowieka oraz jego twórczość. Żywa natura jest głównym nauczycielem, wychowawcą człowieka, aw wielu przypadkach współautorem wybitnych kreacji umysłu i serca. Puszkin, Turgieniew, Tołstoj, Lewitan, Jesienin, Priszwin... Kiedy wymawiamy te nazwiska, nasza wyobraźnia przyciąga nie tylko ten czy inny geniusz rosyjskiej kultury, ale także słodką, uduchowioną rosyjską naturę, która na wiele sposobów stworzyła i podsyciła kreatywność swoich wielkich synów przez wiele lat.
Tylko jeden mały historyczny przykład: spokojne starożytne rosyjskie miasto Plyos nad brzegiem Wołgi ze wspaniałymi zielonymi wzgórzami i gajami brzozowymi. W końcu to on i otaczająca go niesamowita przyroda zainspirowały Lewitana do stworzenia nieśmiertelnych kreacji. W ciągu zaledwie trzech letnich pobytów (1880–1890) artysta stworzył tu 200 obrazów i szkiców. Wymieńmy niektóre z tych płócien: „Po deszczu. Ples”, „Wieczór. Złoty Zasięg”, „Nad wiecznym pokojem”, „Złota jesień. Słobódka”, „Brzozowy Gaj”, „Jesień. Młyn. Proszę. Czy zauważyliście, że tytuły wielu obrazów wspominają o miejscu ich powstania? I to nie przypadek. Artysta niewątpliwie czuł i wierzył, że Plyos, pomnik przyrody rosyjskiej, był jego prawdziwym inspiratorem, współautorem i przyjacielem.
I tak doszliśmy do końca rozdziału „Ziemia – pojedynczy organizm". Podano różnorodne fakty i dowody na najściślejsze wzajemne powiązanie atmosfery, litosfery, hydrosfery, świata żywych organizmów i niemożności ich istnienia bez siebie. Jest to niepodważalny argument przemawiający za integralną strukturą naszej planety. Ale funkcje ekologiczne jednego z nich krytyczne komponenty biosfery – nie uwzględniono gleb. I zrobiono to celowo. Gleba jest węzłem powiązań planetarnych, dlatego warto zastanowić się w szczególności nad jej rolą w życiu przyrody.
| <<< Назад
|
Do przodu >>> |
całkowita biomasa żywa materia biosfery wynosi 2-3 biliony. ton, z czego 98% to biomasa roślin lądowych. Biosferę zamieszkuje około 1 500 000 gatunków zwierząt i 500 000 (350 000 roślin i 1 700 000 zwierząt według F.N. Milkova, 1990) gatunków roślin (G.V. Voytkevich, V.A. Vronsky, 1989). W procesach samoorganizacji biosfery materia żywa odgrywa wiodącą rolę i spełnia następujące funkcje:
Energia - redystrybucja energii słonecznej pomiędzy składnikami biosfery;
Środowiskootwórcze (gaz) - w procesie życiowej aktywności materii żywej powstają główne gazy: azot, tlen, dwutlenek węgla, metan itp.; organizmy żywe uczestniczą w migracji gazów i ich przemianach; dzielą się na tlen- dwutlenek węgla, dwutlenek węgla, azot, węglowodór, ozon i nadtlenek wodoru),
Koncentracja - wydobywanie i gromadzenie przez organizmy żywe pierwiastków biogennych (tlen, węgiel, wodór, azot, sód, magnez, potas, glin, siarka itp.) w stężeniach setki tysięcy razy większych niż ich zawartość w środowisku (w węglach) , zawartość węgla jest wyższa niż średnia dla skorupy ziemskiej, węglany są skoncentrowane w koralowcach, powstaje organogeniczny wapień, krzem jest skoncentrowany w okrzemkach, jod jest skoncentrowany w algach kelp);
Niszczący (przejawiający się w mineralizacji materii organicznej);
Redoks (polega na chemicznej przemianie substancji w biosferze);
Biochemiczny (związany z żywotną aktywnością organizmów żywych - ich odżywianiem, oddychaniem, rozmnażaniem, śmiercią i późniejszym niszczeniem ciał; w rezultacie przemiana chemiczna żywej materii zachodzi najpierw w bioobojętność, a następnie po śmierci w obojętność)
Biogeochemiczna aktywność ludzkości (prowadzi do modyfikacji całej planety).
Funkcja wody materii żywej w biosferze jest związana z biogenicznym obiegiem wody, który ma znaczenie w globalnym obiegu wody.
Pełniąc wymienione funkcje, materia żywa przystosowuje się do środowiska i przystosowuje je do swoich biologicznych (a jeśli mówimy o człowieku, to także społecznych) potrzeb. Jednocześnie materia żywa i jej środowisko rozwijają się jako całość, ale kontrolę nad stanem środowiska sprawują organizmy żywe.
Proces tworzenia materii organicznej w biosferze przebiega równolegle z przeciwstawnymi procesami jej zużywania i rozkładu przez organizmy heterotroficzne na wyjściowe związki mineralne (woda, dwutlenek węgla itp.). Tak przebiega obieg materii organicznej w biosferze z udziałem wszystkich zamieszkujących ją organizmów, tzw. mały, Lub biologiczny (biotyczny), obieg substancji w przeciwieństwie do energii słonecznej duży, Lub geologiczny, cyrkulacja, co najwyraźniej przejawia się w obiegu wody i cyrkulacji atmosferycznej. Duża cyrkulacja występuje w całym rozwoju geologicznym Ziemi i wyraża się w przepływie mas powietrza, produktów wietrzenia, wody, rozpuszczonych związków mineralnych, zanieczyszczeń, w tym promieniotwórczych.
Mały (biologiczny) cykl rozpoczyna się od powstania materii organicznej w wyniku fotosyntezy roślin zielonych, czyli powstania materii żywej z dwutlenku węgla, wody i prostych związków mineralnych przy wykorzystaniu energii promieniowania Słońca. Fotosyntezę przeprowadzają rośliny lądowe, glony słodkowodne i fitoplankton oceaniczny. Powstające w liściach substancje organiczne przemieszczają się do łodyg i korzeni, gdzie w syntezie są już zawarte związki mineralne otrzymane z gleby - sole azotu, siarki, potasu, wapnia, fosforu. Rośliny ( producenci) wydobywają z gleby siarkę, fosfor, miedź, cynk i inne pierwiastki w postaci rozpuszczonej. Roślinożercy ( konsumentów pierwszego rzędu) wchłaniają związki tych pierwiastków w postaci pożywienia pochodzenia roślinnego. drapieżniki ( konsumentów drugiego rzędu) żywią się zwierzętami roślinożernymi, konsumując więcej niż złożony skład w tym białka, tłuszcze, aminokwasy itp. Szczątki zwierząt i martwe rośliny są przetwarzane przez owady, grzyby, bakterie ( rozkładacze), zamieniając się w minerały i proste związki organiczne, które dostają się do gleby i są ponownie konsumowane przez rośliny. W ten sposób rozpoczyna się nowa runda cyklu biologicznego.
W przeciwieństwie do dużego cyklu, mały ma różny czas trwania: istnieją małe cykle sezonowe, roczne, wieloletnie i świeckie. Cykle biologiczne materii nie są zamknięte. Kiedy materia organiczna obumiera, do gleby wracają nie tylko te pierwiastki, które zostały z niej pobrane, ale także nowe, utworzone przez samą roślinę. Niektóre substancje opuszczają obieg na długi czas, zalegając w glebie lub tworząc skały osadowe.
Powstawanie i niszczenie materii organicznej to procesy przeciwstawne, ale nierozłączne. Przyspieszenie lub brak jednego z nich nieuchronnie doprowadzi do wyginięcia życia. Jeśli nastąpi tylko nagromadzenie materii organicznej, atmosfera wkrótce straci dwutlenek węgla, litosfera - fosfor, siarkę, potas. W rezultacie fotosynteza zostanie zatrzymana, a rośliny umrą. Z drugiej strony, jeśli tempo rozkładu wzrośnie, cała materia organiczna szybko rozpadnie się na związki mineralne i życie ustanie.
Pojęcie cyklu biogeochemicznego. Wymiana materii i energii, która odbywa się między różnymi częściami strukturalnymi biosfery i jest determinowana żywotną aktywnością mikroorganizmów, nazywana jest cyklem biogeochemicznym. Było to wraz z wprowadzeniem V.I. Vernadsky'ego koncepcji „cyklu biogeochemicznego”, przestała istnieć idea obiegu substancji jako układu zamkniętego. Wszystkie cykle biogeochemiczne stanowią współczesną dynamiczną podstawę istnienia życia, są ze sobą powiązane, a każdy z nich odgrywa własną rolę w ewolucji biosfery.
Oddzielne procesy cykliczne, które składają się na ogólny obieg substancji w biosferze, nie są całkowicie odwracalne. Jedna część substancji w powtarzalnych procesach przemian i migracji ulega rozproszeniu lub wiązaniu w nowe układy, druga część wraca do cyklu, ale z nowymi cechami jakościowymi i ilościowymi. Część substancji może być również wydobywana z cyklu, przemieszczając się w wyniku procesów fizycznych i geologicznych do niższych poziomów litosfery lub rozpraszając się w przestrzeni kosmicznej. Czas trwania cykli krążenia niektórych substancji jest skrajnie różny. Czas wystarczający na całkowity obieg atmosferycznego dwutlenku węgla przez fotosyntezę wynosi około 300 lat, tlenu atmosferycznego również przez fotosyntezę - 2000 - 2500, wody przez odparowanie - około 1 miliona lat.
Wiele pierwiastków chemicznych i ich związków bierze udział w dużych i małych cyklach, ale najważniejsze z nich to te, które je determinują nowoczesna scena rozwój biosfery związany z działalnością gospodarczą człowieka. Należą do nich cykle węgla, siarki i azotu (ich tlenki są głównymi zanieczyszczeniami atmosfery), a także fosforu (fosforany są głównym zanieczyszczeniem wód lądowych). Bardzo ważne mają cykle toksycznych pierwiastków - rtęci (zanieczyszczenie produkty żywieniowe) i ołów (składnik benzyny).