1 Canlı madde terimi anlamına gelir. Ekolojinin temelleri

Canlı maddenin kütlesi tüm biyosferin kütlesinin yalnızca %0,01'idir. Bununla birlikte biyosferin canlı maddesi onun en önemli bileşenidir.

Biyosferdeki en büyük yaşam yoğunluğu, dünyanın kabukları arasındaki temas sınırlarında gözlenir: atmosfer ve litosfer (kara yüzeyi), atmosfer ve hidrosfer (okyanus yüzeyi) ve özellikle üç kabuğun sınırlarında - atmosfer, hidrosfer ve litosfer (kıyı bölgeleri). Bunlar yaşamın en yoğun olduğu yerler V.I. Vernadsky bunlara "hayat filmleri" adını verdi. Bu yüzeylerden yukarı ve aşağı doğru canlı madde konsantrasyonu azalır.

Ekolojinin incelediği tüm sistemler, birlikte canlı maddeyi oluşturan biyotik bileşenleri içerir.

"Canlı madde" terimi, V.I. Vernadsky tarafından literatüre dahil edilmiş ve bununla tüm canlı organizmaların kütle, enerji ve kimyasal bileşim ile ifade edilen toplamını anlamıştır. Dünya üzerindeki yaşam, Güneş'in hayat veren enerjisini alan ve periyodik tablonun hemen hemen tüm kimyasal elementlerini harekete geçiren, yüzeyindeki en olağanüstü süreçtir.

Modern tahminlere göre biyosferdeki toplam canlı madde kütlesi yaklaşık 2400 milyar tondur (tablo).

Tablo Biyosferdeki toplam canlı madde kütlesi

Kıtaların yüzeyindeki canlı madde kütlesi, Dünya Okyanusunun biyokütlesinden 800 kat daha fazladır. Kıtaların yüzeyinde bitkiler kütle olarak hayvanlara göre keskin bir şekilde üstündür. Okyanuslarda ise tam tersi bir ilişki görüyoruz: Deniz biyokütlesinin %93,7'si hayvanlardan geliyor. Bunun temel nedeni deniz ortamının hayvan beslenmesi için en uygun koşulları sağlamasıdır. Fitoplanktonu oluşturan ve denizlerin ve okyanusların ışıklı bölgesinde yaşayan en küçük bitki organizmaları, deniz hayvanları tarafından hızla yenir ve böylece organik maddelerin bitkiden hayvan formuna geçişi, biyokütleyi keskin bir şekilde hayvanların üstünlüğüne doğru kaydırır.

Kütlesindeki tüm canlı maddeler, dünyanın herhangi bir üst jeosferiyle karşılaştırıldığında önemsiz bir yer kaplar. Örneğin atmosferin kütlesi 2150 kat, hidrosfer 602.000 kat, yer kabuğu ise 1.670.000 kat daha büyüktür.

Ancak canlı madde, çevre üzerindeki aktif etkisi açısından özel bir yere sahiptir ve biyosferi oluşturan diğer inorganik doğal oluşumlardan niteliksel olarak çok farklıdır. Her şeyden önce bu, Akademisyen L.S.'nin sözleriyle canlı organizmaların biyolojik katalizörler (enzimler) sayesinde performans göstermesinden kaynaklanmaktadır. Berg, fizikokimyasal açıdan inanılmaz bir şey. Örneğin, doğal ortam için tipik olan sıcaklık ve basınçlarda, vücutlarındaki atmosferdeki moleküler nitrojeni sabitleyebilmektedirler.

Endüstriyel koşullarda atmosferik nitrojenin amonyağa (NH3) bağlanması yaklaşık 500 o C sıcaklık ve 300-500 atmosfer basınç gerektirir. Canlı organizmalarda metabolizma sırasındaki kimyasal reaksiyonların hızı birkaç kat artar.

VE. Bu bağlamda Vernadsky, canlı maddeyi son derece aktif bir madde türü olarak adlandırdı.

Canlıların temel özellikleri şunlardır:

1. Birlik X kimyasal bileşim. Canlılar, cansızlarla aynı kimyasal elementlerden oluşur, ancak organizmalar yalnızca canlılara özgü madde molekülleri (nükleik asitler, proteinler, lipitler) içerir.

2. Ayrıklık ve bütünlük. Herhangi bir biyolojik sistem (hücre, organizma, tür vb.) ayrı parçalardan oluşur; ayrık. Bu parçaların etkileşimi bütünsel bir sistem oluşturur (örneğin, vücut, yapısal ve işlevsel olarak tek bir bütün halinde birbirine bağlanan ayrı organları içerir).

3. Yapısal organizasyon. Canlı sistemler, belirli yapılar oluşturarak moleküllerin kaotik hareketinden düzen yaratma yeteneğine sahiptir. Canlılar zaman ve mekandaki düzenlilik ile karakterize edilir. Bu, sabit bir iç ortamı (homeostazisi) korumayı amaçlayan, kesin olarak tanımlanmış bir sırayla meydana gelen, kendi kendini düzenleyen karmaşık metabolik süreçlerin bir kompleksidir.

4. Metabolizma ve enerji. Canlı organizmalar çevreyle sürekli madde ve enerji alışverişi yapan açık sistemlerdir. Çevresel koşullar değiştiğinde, iç ortamın - homeostazın - sabitliğini yeniden sağlamayı amaçlayan geri bildirim ilkesine göre yaşam süreçlerinin kendi kendini düzenlemesi gerçekleşir. Örneğin atık ürünler, uzun bir reaksiyon zincirinin ilk halkasını oluşturan enzimler üzerinde güçlü ve kesinlikle spesifik bir engelleyici etkiye sahip olabilir.

5. Kendi kendine üreme. Kendini yenileme. Herhangi bir biyolojik sistemin ömrü sınırlıdır. Yaşamı sürdürmek için, DNA moleküllerinde bulunan genetik bilgiyi taşıyan yeni moleküllerin ve yapıların oluşumuyla ilişkili bir kendi kendine üreme süreci meydana gelir.

6. Kalıtım. DNA molekülü, matris replikasyon prensibi sayesinde kalıtsal bilgiyi saklama ve aktarma yeteneğine sahip olup nesiller arasında maddi devamlılığı sağlar.

7. Değişkenlik. Kalıtsal bilgileri aktarırken bazen çeşitli sapmalar ortaya çıkar ve bu da torunların özelliklerinde ve özelliklerinde değişikliklere yol açar. Eğer bu değişiklikler yaşamın lehineyse seçilim yoluyla düzeltilebilir.

8. Büyüme ve gelişme. Organizmalar, belirli özellikleri geliştirme olasılığına ilişkin belirli genetik bilgileri miras alırlar. Bilginin uygulanması bireysel gelişim -ontogenez sırasında gerçekleşir. Ontogenezin belirli bir aşamasında vücut, moleküllerin, hücrelerin ve diğer biyolojik yapıların çoğalmasıyla ilişkili olarak büyür. Büyümeye gelişme eşlik eder.

9. Sinirlilik ve hareket. Tüm canlılar sinirlilik özelliğinden dolayı dış etkilere seçici olarak belirli tepkilerle tepki verirler. Organizmalar uyarılara hareketle yanıt verir. Hareket biçiminin tezahürü vücudun yapısına bağlıdır.

Canlı maddenin temel benzersiz özelliklerine yüksekliğini belirleyen dönüştürücü faaliyetler, şunlara atfedilebilir:

1. Boş alanı hızlı bir şekilde işgal edebilme yeteneği hem yoğun üreme hem de organizmaların vücutlarının yüzeyini veya oluşturdukları toplulukları yoğun bir şekilde artırma yeteneği ile ilişkilidir ( bolluk hayat ).

2. Hareket sadece pasif değildir (yer çekiminin etkisi altında) , ama aynı zamanda aktif. Örneğin suyun akışına, yer çekimine, hava akımlarına karşı.

3. Yaşam boyunca stabilite ve ölümden sonra hızlı ayrışma (döngülere dahil olma), yüksek fizikokimyasal aktiviteyi korurken.

4. Yüksek uyarlanabilirlik (adaptasyon) çeşitli koşullara ve buna bağlı olarak yaşamın tüm ortamlarının (su, kara-hava, toprak) değil, aynı zamanda fiziksel ve kimyasal parametreler açısından son derece zor ortamların da gelişmesi.

5. Olağanüstü yüksek kimyasal reaksiyon hızı . Cansız doğadakinden birkaç kat daha büyüktür. Bu özellik, maddenin yaşam sürecinde organizmalar tarafından işlenme hızı ile değerlendirilebilir. Örneğin bazı böceklerin tırtılları günde vücut ağırlıklarının 100-200 katı kadar madde işlerler.

6. Canlı maddenin yüksek oranda yenilenmesi . Biyosfer için ortalama olarak bu sürenin yaklaşık 8 yıl olduğu tahmin edilmektedir (kara için bu süre 14 yıl, kısa ömürlü organizmaların çoğunlukta olduğu okyanus için ise 33 gün).

7. Çeşitli şekil, boyut ve kimyasal seçenekler cansız, hareketsiz maddedeki birçok zıtlığı önemli ölçüde aşıyor.

8. Bireysellik (Dünyada özdeş türler ve hatta bireyler yoktur).

Canlı maddenin listelenen ve diğer özelliklerinin tümü, içindeki büyük enerji rezervlerinin konsantrasyonuyla belirlenir. VE. Vernadsky, yalnızca volkanik patlamalar sırasında oluşan lavların enerji doygunluğu açısından canlı maddeyle rekabet edebileceğini belirtti.

Canlı maddenin işlevleri. Biyosferdeki canlı maddenin tüm faaliyetleri, belli bir düzeyde bir uzlaşmayla, dönüştürücü biyosfer-jeolojik faaliyetinin anlaşılmasını önemli ölçüde destekleyebilecek çeşitli temel işlevlere indirgenebilir.

1. Enerji . Bu en önemli işlevlerden biri, fotosentez işlemi sırasında enerjinin depolanması, besin zincirleri yoluyla iletilmesi ve çevredeki alana yayılmasıyla ilişkilidir.

2. Gaz - Habitatın ve atmosferin bir bütün olarak belirli bir gaz bileşimini değiştirme ve sürdürme yeteneği ile ilişkilidir.

3. Redoks – canlı maddenin etkisi altında oksidasyon ve redüksiyon gibi süreçlerin yoğunluğunun artmasıyla ilişkilidir.

4. Konsantrasyon Organizmaların vücutlarında dağılmış kimyasal elementleri yoğunlaştırma yeteneği, içeriklerini çevreye kıyasla birkaç kat artırma ve bireysel organizmaların vücudunda milyonlarca kat artırma yeteneği. Konsantrasyon faaliyetinin sonucu, yanıcı minerallerin, kireçtaşlarının, cevher yataklarının vb. yataklarıdır.

5. Yıkıcı - Organizmalar ve onların ölümleri de dahil olmak üzere yaşamsal faaliyetlerinin ürünlerinin, hem organik madde kalıntılarının hem de inert maddelerin yok edilmesi. Bu fonksiyonun ana mekanizması maddelerin dolaşımıyla ilgilidir. Bu bağlamda en önemli rol, daha düşük yaşam formları - mantarlar, bakteriler (yıkıcılar, ayrıştırıcılar) tarafından oynanır.

6. Ulaşım Organizmaların aktif hareketinin bir sonucu olarak madde ve enerjinin transferi. Çoğu zaman bu tür bir transfer, örneğin hayvanların göçleri ve göçleri sırasında çok büyük mesafelerde gerçekleştirilir.

7. Çevre oluşturan . Bu işlev büyük ölçüde diğer işlevlerin birleşik eyleminin sonucunu temsil eder. Sonuçta çevrenin fiziksel ve kimyasal parametrelerinin dönüşümü ile ilişkilidir. Bu fonksiyon daha geniş ve daha dar anlamda düşünülebilir. Geniş anlamda bu işlevin sonucu doğal ortamın tamamıdır. Canlı organizmalar tarafından yaratılmıştır ve neredeyse tüm jeosferlerde parametrelerini nispeten istikrarlı bir durumda tutarlar. Daha dar anlamda, canlı maddenin çevre oluşturucu işlevi, örneğin toprağın oluşumunda ve tahribattan (erozyondan) korunmasında, hava ve suyun kirlilikten arındırılmasında, yeraltı suyu kaynaklarının beslenmesinin arttırılmasında, vesaire.

8. Saçılma Konsantrasyona zıt işlev görür. Organizmaların trofik (beslenme) ve taşıma faaliyetleriyle kendini gösterir. Örneğin, organizmalar dışkı çıkarırken maddenin dağılması, uzayda çeşitli hareketler sırasında organizmaların ölümü veya derideki değişiklikler.

9. Bilgi Canlı maddenin işlevi, canlı organizmaların ve topluluklarının bilgi biriktirmesi, onu kalıtsal yapılarda pekiştirmesi ve sonraki nesillere aktarmasıyla ifade edilir. Bu adaptasyon mekanizmalarının tezahürlerinden biridir.

Çok çeşitli formlara rağmen, tüm canlı maddeler fiziksel ve kimyasal olarak birleşmiştir . Ve bu, tüm organik dünyanın temel yasalarından biridir - canlı maddenin fiziksel ve kimyasal birliği yasası. Buradan, bazı organizmalar için ölümcül, diğerleri için ise kesinlikle zararsız olabilecek hiçbir fiziksel veya kimyasal maddenin bulunmadığı sonucu çıkmaktadır. Aradaki fark yalnızca nicelikseldir; bazı organizmalar daha hassastır, diğerleri daha az, bazıları daha hızlı adapte olur, diğerleri daha yavaş. Bu durumda adaptasyon doğal seçilim sürecinde meydana gelir, yani. yeni koşullara uyum sağlayamayan bireylerin ölümü nedeniyle.

Dolayısıyla biyosfer, canlı madde ile çevre arasındaki madde alışverişi yoluyla enerjiyi yakalayan, biriktiren ve aktaran karmaşık bir dinamik sistemdir.

Canlı madde - gezegenimizde yaşayan canlı organizmalar.

Canlı maddenin kütlesi tüm biyosferin kütlesinin yalnızca %0,01'idir. Bununla birlikte biyosferin canlı maddesi onun en önemli bileşenidir.

Canlı maddenin temel benzersiz özellikleri şunları içerir:

1. Tüm boş alanı hızlı bir şekilde işgal etme (ustalaştırma) yeteneği. Bu özellik hem yoğun üreme hem de organizmaların vücut yüzeyini veya oluşturdukları toplulukları yoğun bir şekilde artırma yeteneği ile ilişkilidir.

2. Hareket sadece pasif değil aynı zamanda aktiftir. yani sadece yerçekiminin, yerçekimi kuvvetlerinin vb. etkisi altında değil, aynı zamanda suyun akışına, yerçekimine, hava akımlarına vb. karşı da.

3. Yaşam boyunca stabilite ve ölümden sonra hızlı ayrışma(madde döngülerine dahil olma). Kendi kendini düzenleme sayesinde canlı organizmalar, dış çevre koşullarındaki önemli değişikliklere rağmen sabit bir kimyasal bileşim ve iç çevre koşullarını koruyabilirler. Ölümden sonra bu yetenek kaybolur ve organik kalıntılar çok hızlı bir şekilde yok edilir. Ortaya çıkan organik ve inorganik maddeler döngülere dahil edilir.

4. Yüksek uyarlanabilir kapasite (adaptasyon)çeşitli koşullara ve buna bağlı olarak yaşamın tüm ortamlarının (su, kara-hava, toprak, organizma) gelişmesinin yanı sıra, fiziksel ve kimyasal parametreler açısından son derece zor koşullar (kaplıcalarda mikroorganizmalar bulunur) 140 o C'ye kadar sıcaklıklarda, nükleer reaktörlerin sularında, oksijensiz bir ortamda).

5. Olağanüstü yüksek reaksiyon hızı. Bu, cansız maddeye göre birkaç kat daha büyüktür.

6. Canlı maddenin yüksek oranda yenilenmesi. Canlı maddenin yalnızca küçük bir kısmı (yüzde birin bir kısmı) organik kalıntılar şeklinde korunurken, geri kalanı sürekli olarak dolaşım süreçlerine dahil edilir.

Canlı maddenin listelenen özelliklerinin tümü, içindeki büyük enerji rezervlerinin konsantrasyonuyla belirlenir.

Canlı maddenin aşağıdaki ana jeokimyasal fonksiyonları ayırt edilir:

1. Enerji (biyokimyasal)- Güneş enerjisinin organik maddede bağlanması ve depolanması ve ardından organik maddenin tüketimi ve mineralizasyonu sırasında enerjinin yayılması. Bu işlev organizmaların beslenmesi, solunumu, üremesi ve diğer hayati süreçleriyle ilişkilidir.

2. Gaz- canlı organizmaların, yaşam alanlarının ve bir bütün olarak atmosferin belirli bir gaz bileşimini değiştirme ve sürdürme yeteneği. Biyosferin gelişiminde iki dönüm noktası (nokta) gaz fonksiyonuyla ilişkilidir. Bunlardan ilki, atmosferdeki oksijen içeriğinin modern seviyelerin yaklaşık %1'ine ulaştığı zamanlara kadar uzanıyor. Bu, ilk aerobik organizmaların (yalnızca oksijen içeren bir ortamda yaşayabilen) ortaya çıkmasına yol açtı. İkinci dönüm noktası, oksijen konsantrasyonunun mevcut seviyesinin yaklaşık %10'una ulaştığı zamanla ilişkilidir. Bu, ozon sentezi ve atmosferin üst katmanlarında ozon tabakasının oluşması için koşullar yarattı ve bu da organizmaların karada koloni kurmasını mümkün kıldı.

3. Konsantrasyon- Canlı organizmalar tarafından çevreden “yakalanma” ve biyojenik kimyasal elementlerin atomlarının içlerinde birikmesi. Canlı maddenin konsantrasyon yeteneği, çevreye kıyasla organizmalardaki kimyasal elementlerin atomlarının içeriğini birkaç kat artırır. Canlı maddenin konsantrasyon aktivitesinin sonucu, yanıcı mineraller, kireçtaşları, cevher yatakları vb. birikintilerinin oluşmasıdır.

4. Oksidatif olarak-indirgeyici - canlı organizmaların katılımıyla çeşitli maddelerin oksidasyonu ve indirgenmesi. Canlı organizmaların etkisi altında, değişken değerlikli elementlerin (Fe, Mn, S, P, N, vb.) atomlarının yoğun göçü meydana gelir, yeni bileşikleri oluşturulur, sülfürler ve mineral kükürt biriktirilir ve hidrojen sülfür oluşur.

5. Yıkıcı- organizmalar ve onların yaşamsal faaliyetlerinin ürünleri tarafından hem organik madde kalıntılarının hem de inert maddelerin yok edilmesi. Bu bağlamda en önemli rol, ayrıştırıcılar (yıkıcılar) - saprofit mantarlar ve bakteriler tarafından oynanır.

6. Ulaşım- organizmaların aktif hareketinin bir sonucu olarak madde ve enerjinin transferi.

7. Çevre oluşturan- çevrenin fiziksel ve kimyasal parametrelerinin dönüşümü. Çevre oluşturma işlevinin sonucu tüm biyosfer, habitatlardan biri olan toprak ve daha fazla yerel yapıdır.

8. Saçılma- konsantrasyonun tersi bir işlev - maddelerin çevrede dağılması. Örneğin, organizmalar dışkı çıkardığında, deriyi değiştirdiğinde vb. bir maddenin dağılması.

9. Bilgi- Belirli bilgilerin canlı organizmalar tarafından birikmesi, kalıtsal yapılarda pekiştirilmesi ve sonraki nesillere aktarılması. Bu adaptasyon mekanizmalarının tezahürlerinden biridir.

10. Biyojeokimyasal insan aktivitesi- Biyosfer maddelerinin, insanların ekonomik ve evsel ihtiyaçları için insan faaliyeti sonucu dönüşümü ve hareketi. Örneğin, karbon yoğunlaştırıcıların kullanımı - petrol, kömür, gaz.

Dolayısıyla biyosfer, canlı madde ile çevre arasındaki madde alışverişi yoluyla enerjiyi yakalayan, biriktiren ve aktaran karmaşık bir dinamik sistemdir.

"Açık karasal yüzeyler HAYIR kimyasal kuvvet, Daha sürekli akım, A Bu yüzden Ve Daha güçlü İle onun son sonuçlar, Nasıl canlı organizmalar, alınmış V Genel olarak", - V.I. Vernadsky'yi biyosferin canlı maddesi hakkında yazdı.

Vernadsky'ye göre canlı madde, Dünya'yı uzaya bağlayan ve fotosentez sürecini gerçekleştiren kozmik bir işlevi yerine getiriyor. Canlı madde, güneş enerjisini kullanarak çok büyük kimyasal işler gerçekleştirir.

Canlı maddenin fonksiyonlarını ilk kez ünlü “Biyosfer” kitabında inceleyen Vernadsky'ye göre dokuz fonksiyon vardır: gaz, oksijen, oksidasyon, kalsiyum, indirgeme, konsantrasyon, organik bileşikleri yok etme fonksiyonu, indirgeyici fonksiyon. ayrışma, metabolizmanın işlevi ve organizmaların solunumu.

Şu anda, yeni araştırmalar dikkate alınarak aşağıdaki işlevler ayırt edilmektedir.

Enerji fonksiyonu

Fotosentez sırasında güneş enerjisinin emilmesi ve enerjiye doymuş maddelerin ayrışması sırasında kimyasal enerjinin emilmesi, besin zincirleri yoluyla enerji aktarımı.

Sonuç olarak, biyosfer-gezegen olgusu ile kozmik radyasyon, özellikle de güneş radyasyonu arasında bir bağlantı vardır. Biriken güneş enerjisi nedeniyle Dünya'daki tüm yaşam olayları meydana gelir. Vernadsky'nin yeşil klorofil organizmalarını biyosferin ana mekanizması olarak adlandırması boşuna değil.

Emilen enerji ekosistem içerisinde canlı organizmalar arasında yiyecek şeklinde dağıtılır. Enerjinin bir kısmı ısı şeklinde dağılır, bir kısmı da ölü organik maddede birikerek fosil haline dönüşür. Turba, kömür, petrol ve diğer yanıcı mineral yatakları bu şekilde oluştu.

Yıkıcı işlev

Bu işlev, ayrışma, ölü organik maddenin mineralizasyonu, kayaların kimyasal ayrışması, ortaya çıkan minerallerin biyotik döngüye dahil edilmesinden oluşur; Canlı maddenin atıl maddeye dönüşmesine neden olur. Sonuç olarak biyosferin biyojenik ve biyoinert maddesi de oluşur.

Kayaların kimyasal ayrışmasından özel olarak söz edilmelidir. "Biz Olumsuz sahibiz Açık Toprak Daha güçlü kırıcı konu, Nasıl canlı madde", Vernadsky'yi yazdı. Öncüler

kayalardaki yaşam - bakteriler, mavi-yeşil algler, mantarlar ve likenler - karbonik, nitrik, sülfürik ve çeşitli organik asitlerin tüm kompleksinin çözeltileriyle kayalar üzerinde güçlü bir kimyasal etkiye sahiptir. Organizmalar, belirli mineralleri bunların yardımıyla ayrıştırarak, en önemli besin öğelerini (kalsiyum, potasyum, sodyum, fosfor, silikon ve mikro elementler) seçici olarak çıkarır ve biyotik döngüye dahil eder.

Konsantrasyon işlevi

Bu, organizmanın vücudunu inşa etmek için kullanılan belirli türdeki maddelerin veya metabolizma sırasında ondan uzaklaştırılan maddelerin yaşamı boyunca seçici birikiminin adıdır. Konsantrasyon fonksiyonunun bir sonucu olarak, canlı organizmalar çevredeki biyojenik elementleri çıkarır ve biriktirir. Canlı maddenin bileşimine hafif elementlerin atomları hakimdir: hidrojen, karbon, nitrojen, oksijen, sodyum, magnezyum, silikon, kükürt, klor, potasyum, kalsiyum. Bu elementlerin canlı organizmaların vücudundaki konsantrasyonu dış ortama göre yüzlerce ve binlerce kat daha fazladır. Bu, biyosferin kimyasal bileşiminin heterojenliğini ve gezegenin cansız maddesinin bileşiminden önemli farkını açıklar. Canlı bir organizmanın konsantrasyon fonksiyonuyla birlikte, sonuçlara göre kendisine zıt bir madde salınır - saçılma. Organizmaların trofik ve taşıma faaliyetleriyle kendini gösterir. Örneğin, organizmalar dışkı çıkarırken maddenin dağılması, uzayda çeşitli hareketler sırasında organizmaların ölümü veya derideki değişiklikler. Kan hemoglobinindeki demir, örneğin kan emen böcekler yoluyla dağılır.

Çevre oluşturma işlevi

Organizmaların varlığı için uygun koşullarda hayati süreçlerin bir sonucu olarak çevrenin fiziksel ve kimyasal parametrelerinin (litosfer, hidrosfer, atmosfer) dönüşümü. Bu işlev, yukarıda tartışılan canlı maddenin işlevlerinin ortak bir sonucudur: enerji işlevi, biyolojik döngünün tüm bağlantılarına enerji sağlar; yıkıcı ve konsantrasyon, doğal ortamdan ekstraksiyona ve dağınık, ancak canlı organizmalar için hayati önem taşıyan elementlerin birikmesine katkıda bulunur. Çevre oluşturma işlevinin bir sonucu olarak coğrafi kabukta aşağıdaki önemli olayların meydana geldiğini belirtmek çok önemlidir: birincil atmosferin gaz bileşimi değişti, birincil okyanus sularının kimyasal bileşimi değişti, Litosferde tortul kayaç tabakası oluşmuş ve kara yüzeyinde verimli bir toprak örtüsü ortaya çıkmıştır. "Organizma Var dava ile çevre, İle Hangi Olumsuz sadece O uyarlanmış, Ancak Hangi uyarlanmış İle o", - Vernadsky, canlı maddenin çevre oluşturma işlevini bu şekilde tanımladı.

Canlı maddenin dikkate alınan dört işlevi, temel belirleyici işlevlerdir. Canlı maddenin diğer bazı işlevleri de ayırt edilebilir; örneğin:

- gaz işlev gazların göçünü ve dönüşümlerini belirler, biyosferin gaz bileşimini sağlar. Dünyadaki gazların büyük çoğunluğu biyojenik kökenlidir. Canlı maddenin işleyiş sürecinde ana gazlar yaratılır: nitrojen, oksijen, karbondioksit, hidrojen sülfür, metan vb. Gaz fonksiyonunun, yıkıcı ve çevre oluşturucu olmak üzere iki temel fonksiyonun birleşimi olduğu açıkça görülmektedir. ;

- oksidatif olarak - onarıcı işlev esas olarak değişken oksidasyon durumuna sahip atomlar içeren maddelerin (demir, manganez, nitrojen vb. bileşikleri) kimyasal dönüşümünden oluşur. Aynı zamanda, Dünya yüzeyinde biyojenik oksidasyon ve indirgeme süreçleri hakimdir. Tipik olarak, biyosferdeki canlı maddenin oksidatif işlevi, bakteriler ve bazı mantarlar tarafından topraktaki, hava kabuğundaki ve hidrosferdeki nispeten oksijen açısından zayıf bileşiklerin daha oksijen açısından zengin bileşiklere dönüştürülmesinde kendini gösterir. İndirgeme işlevi, doğrudan sülfatların oluşumu yoluyla veya çeşitli bakteriler tarafından üretilen biyojen hidrojen sülfit yoluyla gerçekleştirilir. Burada da bu fonksiyonun, canlı maddenin çevre oluşturma fonksiyonunun tezahürlerinden biri olduğunu görüyoruz;

- Ulaşım işlev - Maddenin yerçekimine karşı ve yatay yönde aktarılması. Newton'un zamanından beri gezegenimizdeki madde akışının hareketinin yerçekimi kuvveti tarafından belirlendiği biliniyor. Cansız maddenin kendisi eğimli bir düzlem boyunca yalnızca yukarıdan aşağıya doğru hareket eder. Nehirler, buzullar, çığlar ve dağ eteğindeki taş yığınları ancak bu yönde hareket eder.

Canlı madde, maddenin aşağıdan yukarıya, okyanustan kıtalara doğru ters hareketini belirleyen tek faktördür.

Aktif hareket nedeniyle, canlı organizmalar çeşitli maddeleri veya atomları örneğin çeşitli göç türleri yoluyla yatay yönde hareket ettirebilir. Vernadsky kimyasal maddelerin hareketini veya göçünü canlı madde olarak adlandırdı biyojenik göç atomlar veya maddeler.

Organik veya inorganik madde kavramı çok küçülüyor ve onun yerine geçecek kavram getiriliyor biyosferin canlı maddesi.

20. yüzyılın başında V.I. Vernadsky bu kavrama bir tanım verdi.

Yaşam meselesi - Sistematik bağlılıklarına bakılmaksızın, canlı organizmaların tüm vücut kümesi.

Ölçek nedeniyle tanım görünmedi.

Canlı maddenin kütlesi nispeten küçüktür ve 2,4-3,6 10 12 ton (kuru ağırlık) olduğu tahmin edilmektedir ve Dünya'nın diğer kabuklarının kütlesinden 10 −6 daha azdır. Ancak “gezegenimizdeki en güçlü jeokimyasal kuvvetlerden biri.”

Biyosferdeki canlı maddenin temel özellikleri

Boş alanı hızlı bir şekilde keşfetme yeteneği. Bu her ikisine de bağlı üreme yeteneğiözellikle en basit organizmalarda ve birçok organizmanın büyüdükçe vücut yüzeyini önemli ölçüde arttırdığı gerçeğiyle (örneğin bitkiler veya bir topluluğun aralığı).
Aktif ve pasif hareket.Biyosferdeki canlı maddenin aktif hareketi- enerji harcaması gerektiren organizmaların bağımsız hareketi: balıklar akıntıya karşı yüzebilir, kuşlar yerçekimine karşı uçabilir vb. Biyosferdeki canlı maddenin pasif hareketi- enerji harcaması gerektirmeyen hareket - doğal kuvvetlerin etkisi altında - yerçekimi, yerçekimi vb.
Canlı maddenin kararlılığı(organizmalar) yaşam boyunca ve hızlı ayrışma(ayrıştırıcıların etkisi nedeniyle) ölümden sonra.
Kimyasal elementler hakkında konuşursak, o zaman tam olarak canlı maddenin bu özelliğinden dolayı çeşitli - vb.
Biyosferin canlı maddesinin çevre koşullarına yüksek derecede adaptasyonu. Canlı organizmaların her üç ortama (kara, su ve hava) hakim olması artık kimseyi şaşırtmıyor. Ayrıca hem yüksek hem de çok düşük sıcaklıklara dayanabilen mikroorganizmalar vardır.
Canlı maddenin yüksek biyokimyasal reaksiyonları. Nitekim canlı organizmalardaki reaksiyonların hızı birkaç dakikadan fazla değildir, karbon döngüsünün hızı birkaç yıldır (10'dan fazla değil).
Vernadsky, tortul kayaçların esas olarak canlı organizmaların atık ürünlerinden oluştuğuna inanıyordu. Ve bu yaklaşık 3 km kalınlığında bir katman!

Canlı maddenin yüksek oranda yenilenmesi. Biyosferde ortalama 8 yıl, karada 14 yıl, plankton gibi kısa ömürlü organizmaların çoğunlukta olduğu okyanuslarda ise 33 gün olduğu hesaplanıyor. Yaşamın tüm tarihi boyunca gerçekleşen yüksek orandaki yenilenme sonucunda biyosferden geçen canlı maddenin toplam kütlesi, Dünya kütlesinin yaklaşık 12 katı kadardır. Sadece küçük bir kısmı (yüzde birin bir kısmı) organik kalıntılar şeklinde korunmuştur (V.I. Vernadsky'nin sözleriyle, "jeolojiye girmiştir"), geri kalanı dolaşım süreçlerine dahil edilmiştir.

Biyosferdeki canlı maddenin işlevleri

Enerji fonksiyonu
Üreticiler güneş enerjisini emerek inorganik maddeleri organik olanlara dönüştürürken, ayrıştırıcılar organik maddeleri inorganik olanlara ayrıştırır. Süreçteki enerjinin bir kısmı ısıya dönüştürülür.
Canlı maddenin konsantrasyonu
Organizmaların hayati aktivitesinin bir sonucu olarak bazı maddeler birikir.
Yıkıcı
Bu, enerji fonksiyonunun bir sonucudur - organik madde, madde döngüsünün bir sonucu olarak ayrışır ve mineral (inorganik) bir forma dönüşür.
Canlı maddenin çevre oluşturma işlevi
Canlı madde çevreyi değiştirir ve dönüştürür.
Ulaşım
Canlı maddenin beslenme etkileşimleri, büyük miktarda kimyasal element ve maddenin yerçekimine karşı ve yatay yönde hareket etmesine yol açar.

Bu konu hakkında daha fazlası:

Gezegenimizde meydana gelen süreçleri açıklamak bilim adamlarının yüzlerce yılını aldı. Bilgi yavaş yavaş birikti, teorik ve gerçek materyal büyüdü. Günümüzde insanlar pek çok doğa olayına açıklama bulmayı, onların seyrine müdahale etmeyi, onları değiştirmeyi veya yönlendirmeyi başarmaktadır.

Yaşayan dünyanın doğanın tüm mekanizmalarında nasıl bir rol oynadığı da hemen belli olmadı. Ancak Rus filozof, biyojeokimyacı V.I. Vernadsky, temel haline gelen ve bugüne kadar böyle kalan bir teori yaratmayı başardı. Tüm gezegenimizin ne olduğunu, içindeki tüm katılımcılar arasındaki ilişkilerin neler olduğunu açıklayan odur. Ve en önemlisi, canlıların Dünya gezegenindeki rolü hakkındaki soruyu yanıtlayan da bu teoridir. Buna Dünya teorisi deniyordu.

Biyosfer ve yapısı

Bilim adamı, biyosferi yakın temas halinde olan ve ortak faaliyet sonucunda doğanın belirli jeokimyasal bileşenlerinin oluşumuna katkıda bulunan canlı ve cansız şeylerin tüm alanına çağırmayı önerdi.

Yani biyosfer, Dünya'nın aşağıdaki yapısal kısımlarını içerir:

atmosferin alt kısmından ozon tabakasına;
tüm hidrosfer;
litosferin üst seviyesi - yeraltı suyuna kadar ve dahil olmak üzere toprak ve alt katmanlar.

Yani, bunların hepsi canlı organizmaların yaşayabileceği alanlardır. Hepsi de biyosferin canlı maddesi olarak adlandırılan toplam biyokütleyi temsil ediyor. Bu, insanların yanı sıra doğanın tüm krallıklarının temsilcilerini de içerir. Canlı maddenin özellikleri ve işlevleri, biyosferin bir bütün olarak karakterize edilmesinde belirleyicidir, çünkü onun ana bileşeni kesinlikle budur.

Ancak canlıların yanı sıra, ele aldığımız Dünya'nın kabuğunu oluşturan birkaç tür madde daha vardır. Bunlar şöyle:

biyojenik;
inert;
biyoinert;
radyoaktif;
kozmik;
Serbest atomlar ve elementler.

Bu tür bileşikler hep birlikte biyokütlenin ortamını ve yaşam koşullarını oluşturur. Aynı zamanda, doğa krallıklarının temsilcilerinin kendileri de listelenen maddelerin birçok türünün oluşumu üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.

Genel olarak biyosferin belirlenen tüm bileşenleri doğayı oluşturan elementlerin toplam kütlesidir. Yakın etkileşimlere giren, enerji ve madde dolaşımını gerçekleştiren, birçok bileşiği biriktirip işleyen kişilerdir. Temel birim canlı maddedir. Canlı maddenin işlevleri farklıdır ancak hepsi gezegenin doğal durumunu korumak için çok önemli ve gereklidir.

Biyosfer doktrininin kurucusu

"Biyosfer" kavramını yaratan, geliştiren, yapılandıran ve tam olarak ortaya koyan, olağanüstü düşünceye, gerçekleri ve verileri analiz etme, karşılaştırma ve mantıklı sonuçlar çıkarma yeteneğine sahipti. V.I. Vernadsky zamanında böyle bir insan oldu. Büyük bir adam, doğa bilimci, akademisyen ve bilim adamı, birçok okulun kurucusu. Eserleri bugüne kadar tüm teorilerin üzerine inşa edildiği temel temel haline geldi.

Tüm biyojeokimyanın yaratıcısıdır. Onun değeri, Rusya'nın (daha sonra SSCB) maden kaynakları tabanının yaratılmasıdır. Öğrencileri Rusya ve Ukrayna'dan geleceğin ünlü bilim adamlarıydı.

Vernadsky'nin, insanların organik dünya sistemindeki baskın konumu ve biyosferin noosfere doğru evrimleştiğine dair tahminlerinin gerçekleşmesi için her türlü neden var.

Yaşam meselesi. Biyosferdeki canlı maddenin işlevleri

Yukarıda da belirttiğimiz gibi, söz konusu canlı madde, doğanın tüm krallıklarına ait organizmaların tamamıdır. İnsanlar herkes arasında özel bir konuma sahiptir. Bunun nedenleri şunlardı:

üreten değil tüketici konumu;
zihin ve bilincin gelişimi.

Diğer tüm temsilciler canlı maddelerdir. Canlı maddenin işlevleri Vernadsky tarafından geliştirilmiş ve belirtilmiştir. Organizmalara aşağıdaki rolü verdi:

Redoks.
Yıkıcı.
Ulaşım.
Çevre oluşturan.
Gaz.
Enerji.
Bilgilendirici.
Konsantrasyon.

Biyosferdeki canlı maddenin en temel işlevleri gaz, enerji ve redokstur. Bununla birlikte, gezegenin canlı kabuğunun tüm parçaları ve unsurları arasında karmaşık etkileşim süreçlerini sağlayan geri kalanı da önemlidir.

Tam olarak ne anlama geldiğini ve özün ne olduğunu anlamak için işlevlerin her birine daha ayrıntılı olarak bakalım.

Canlı maddenin redoks fonksiyonu

Her canlı organizmada maddelerin sayısız biyokimyasal dönüşümüyle kendini gösterir. Sonuçta bakterilerden büyük memelilere kadar her şeyde her saniye reaksiyon meydana gelir. Bunun sonucunda bazı maddeler diğerlerine dönüşür, bazıları da kendilerini oluşturan parçalara ayrışır.

Biyosfer için bu tür süreçlerin sonucu besinlerin oluşumudur. Örnek olarak hangi bağlantılar verilebilir?

Karbonat kayaları (tebeşir, mermer, kireçtaşı), yumuşakçaların ve diğer birçok deniz ve kara sakininin hayati aktivitesinin bir ürünüdür.
Silikon kaya birikintileri, okyanus tabanındaki hayvanların kabuklarında ve kabuklarında meydana gelen asırlardır süren reaksiyonların sonucudur.
Kömür ve turba bitkilerde meydana gelen biyokimyasal dönüşümlerin sonucudur.
Petrol ve diğerleri.

Dolayısıyla kimyasal reaksiyonlar, insana ve doğaya faydalı birçok maddenin oluşmasının temelini oluşturur. Bu, biyosferdeki canlı maddenin işlevidir.

Konsantrasyon işlevi

Bir maddenin bu rolü kavramını ortaya çıkarmaktan bahsedersek, onun bir öncekiyle yakın ilişkisine dikkat çekmeliyiz. Basitçe söylemek gerekirse, canlı maddenin konsantrasyon işlevi, belirli elementlerin, atomların ve bileşiklerin vücutta birikmesidir. Bunun sonucunda yukarıda sayılan kayaların, minerallerin ve minerallerin oluşumu meydana gelir.

Her canlı, bazı bileşikleri kendi bünyesinde biriktirme yeteneğine sahiptir. Ancak bunun şiddeti herkes için farklıdır. Mesela herkes karbon depoluyor. Ancak her organizma, demir bakterileri gibi demirin yaklaşık %20'sini konsantre edemez.

Canlı maddenin bu işlevini açıkça gösteren daha birçok örnek verilebilir.

Diatomlar, radyolaryanlar - silikon.
- manganez.
Lobelia şişmiş bitki - krom.
Solyanka bitkisi - bor.

Elementlere ek olarak, canlıların birçok temsilcisi ölümden sonra bütün madde komplekslerini oluşturma yeteneğine sahiptir.

Bir maddenin gaz fonksiyonu

Bu rol ana rollerden biridir. Sonuçta gaz değişimi tüm canlılar için yaşamı oluşturan bir süreçtir. Bir bütün olarak biyosferden bahsedecek olursak, canlı maddenin gaz işlevi, karbondioksiti yakalayıp yeterli miktarda oksijen salan bitkilerin faaliyeti ile başlar.

Ne için yeterli? Kendileri üretemeyen tüm canlıların yaşamı için. Ve bunların hepsi hayvanlar, mantarlar ve çoğu bakteri. Hayvanların gaz fonksiyonundan bahsedersek, solunum sırasında oksijen tüketimi ve karbondioksitin çevreye salınmasından oluşur.

Bu, yaşamın temelini oluşturan genel bir döngü yaratır. Bilim adamları, binlerce yıldır bitkilerin ve diğer canlıların gezegenin atmosferini tamamen modernleştirip ihtiyaçlarına göre uyarlayabildiklerini kanıtladılar. Aşağıdakiler oldu:

oksijen konsantrasyonu yaşam için yeterli hale geldi;
tüm canlıları zararlı kozmik ve ultraviyole radyasyondan koruyan;
havanın bileşimi çoğu canlı için ihtiyaç duyulan şey haline geldi.

Bu nedenle biyosferdeki canlı maddenin gaz fonksiyonunun en önemlilerinden biri olduğu düşünülmektedir.

Taşıma işlevi

Organizmaların farklı bölgelere çoğalmasını ve dağılmasını ifade eder. Canlıların dağılımını ve taşınmasını düzenleyen belirli ekolojik yasalar vardır. Onlara göre her birey kendi yaşam alanını işgal eder. Yeni bölgelerin yerleşmesine ve gelişmesine yol açan rekabetçi ilişkiler de vardır.

Dolayısıyla biyosferdeki canlı maddenin işlevleri üreme ve yerleşme ve ardından yeni özelliklerin oluşmasıdır.

Yıkıcı rol

Bu, biyosferdeki canlıların karakteristik özelliği olan bir diğer önemli işlevdir. Öldükten sonra basit maddelere ayrışma, yani yaşam döngüsünü durdurma yeteneğinde yatmaktadır. Vücut yaşarken, içinde karmaşık moleküller aktiftir. Ölüm gerçekleştiğinde, yıkım ve basit bileşenlere parçalanma süreçleri başlar.

Bu, detritivorlar veya ayrıştırıcılar adı verilen özel bir canlı grubu tarafından gerçekleştirilir. Bunlar şunları içerir:

bazı solucanlar;
bakteriler;
mantarlar;
protozoa ve diğerleri.

Çevre oluşturma işlevi

Çevrenin oluşumunu belirtmeseydik canlıların temel işlevleri eksik kalırdı. Bu ne anlama geliyor? Canlıların evrim sürecinde kendilerine bir atmosfer yarattıklarını daha önce belirtmiştik. Aynısını çevre konusunda da yaptılar.

Toprağı gevşeterek ve mineral bileşiklerle ve organik maddeyle doyurarak, kendileri için yaşama uygun verimli bir katman olan toprak yarattılar. Aynı şey okyanus ve denizlerdeki suyun kimyasal bileşimi için de söylenebilir. Yani canlılar bağımsız olarak kendilerine yaşam ortamları oluştururlar. Biyosferdeki çevre oluşturma işlevlerinin ortaya çıktığı yer burasıdır.

Canlı maddenin bilgilendirici rolü

Bu rol, özellikle canlı organizmalar için tipiktir ve ne kadar gelişmişse, bilgi taşıyıcısı ve işlemcisi olarak oynadığı rol de o kadar büyük olur. Tek bir cansız nesne bile hatırlama, bilinçaltına “kaydetme” ve sonrasında herhangi bir bilgiyi yeniden üretme yeteneğine sahip değildir. Bunu ancak canlılar yapabilir.

Bu sadece konuşma ve düşünme yeteneğiyle ilgili değil. Bilgi işlevi, belirli bilgi ve özellik kümelerinin miras yoluyla korunması ve aktarılması olgusunu ifade eder.

Enerji fonksiyonu

Enerji, canlı maddenin var olduğu en önemli güç kaynağıdır. Canlı maddenin işlevleri, her şeyden önce biyosferin enerjisini güneş enerjisinden termal ve elektriğe kadar farklı biçimlerde işleme yeteneğinde kendini gösterir.

Hiç kimse Güneş'ten gelen radyasyonu bu şekilde biriktiremez ve değiştiremez. Buradaki ilk bağlantı elbette bitkilerdir. Yeşil olanların tüm yüzeyi boyunca güneş ışığını doğrudan emip, bunu hayvanların kullanabileceği kimyasal bağların enerjisine dönüştürenlerdir. İkincisi onu farklı biçimlere çevirir:

termal;
elektriksel;
mekanik ve diğerleri.