Деструктивная функция


Функции живого вещества

В учении о биосфере утверждается, что живое вещество выполняет следующие основные функции: энергетическую, деструктивную, концентрационную и средообразующую.

Энергетическая функция выполняется, прежде всего, растениями, которые в процессе фотосинтеза аккумулируют солнечную энергию в виде разнообразных органических соединений. По словам Вернадского, зеленые хлорофилльные организмы, зеленые растения, являются главным механизмом биосферы, который улавливает солнечный луч и создает фотосинтезом химические тела — своеобразные солнечные консервы, энергия которых в дальнейшем является источником действенной химической энергии биосферы, а в значительной мере — всей земной коры.

По расчетам Вернадского, на Земле ежегодно аккумулируется растениями около 1019 больших калорий энергии. Внутри экосистемы эта энергия в виде пищи распределяется между животными. Частично энергия рассеивается, а частично накапливается в отмершем органическом веществе и переходит в ископаемое состояние. Так образовались залежи торфа, каменного угля, нефти и других горючих полезных ископаемых, служащие в настоящее время энергетической базой для жизни и работы людей. Растения — главный источник пищи для людей и сельскохозяйственных животных.

Деструктивная функция состоит в разложении, минерализации мертвого органического вещества, химическом разложении горных пород, вовлечении образовавшихся минералов в биотический круговорот. Мертвое органическое вещество разлагается до простых неорганических соединений (углекислого газа, воды, сероводорода, метана, аммиака и т. д.), которые вновь используются в начальном звене круговорота. Этим занимается специальная группа организмов — редуценты (деструкторы).

Особо следует сказать о химическом разложении горных пород. Благодаря живому веществу, биотический круговорот пополняется минералами, высвобождаемыми из литосферы. Например, по свидетельству А. В. Лапо, плесневый грибок в лабораторных условиях за неделю высвобождал из базальта 3 % содержащегося в нем кремния, 11 % алюминия, 59 % магния, 64 % железа. Пионеры жизни на скалах — бактерии, сине-зеленые водоросли, грибы и лишайники — оказывают на горные породы сильнейшее химическое воздействие растворами целого комплекса кислот — угольной, азотной, серной и разнообразных органических. Разлагая с их помощью те или иные минералы, организмы избирательно извлекают и включают в биотический круговорот важнейшие питательные элементы — кальций, калий, натрий, фосфор, кремний, микроэлементы.

Общая масса зольных элементов, вовлекаемая ежегодно в биотический круговорот, только на суше составляет около 8 млрд т. Это в несколько раз превышает массу продуктов извержения всех вулканов мира на протяжении года. Благодаря жизнедеятельности организмов-деструкторов, создается уникальное свойство почв — их плодородие.

Концентрационная функция заключается в избирательном накоплении при жизнедеятельности организмов атомов веществ, рассеянных в природе. Способность концентрировать элементы из разбавленных растворов — это характерная особенность живого вещества. Наиболее активными концентраторами многих элементов являются микроорганизмы. Например, в продуктах жизнедеятельности некоторых из них, по сравнению с природной средой, содержание марганца увеличено в 1 200 000 раз, железа — в 65 000, ванадия — в 420 000, серебра — в 240 000 раз и т. д.

Морские организмы активно концентрируют рассеянные минералы для построения своих скелетов или покровов. Существуют, например, кальциевые организмы (моллюски, кораллы, мшанки, иглокожие, известковые водоросли и т. п.) и кремниевые (диатомовые водоросли, кремниевые губки, радиолярии). Особо следует обратить внимание на способность морских организмов накапливать микроэлементы, тяжелые металлы, в том числе ядовитые (ртуть, свинец, мышьяк), радиоактивные элементы. Их концентрация в теле беспозвоночных и рыб может в сотни тысяч раз превосходить содержание в морской воде. Благодаря этому, морские организмы полезны как источник микроэлементов, но вместе с тем употребление их в пищу может грозить отравлением тяжелыми металлами или быть опасным в связи с повышенной радиоактивностью.

Средообразующая функция состоит в трансформации физико-химических параметров среды (литосферы, гидросферы, атмосферы) в условиях, благоприятных для существования организмов. Можно сказать, что она является совместным результатом всех рассмотренных выше функций живого вещества: энергетическая функция обеспечивает энергией все звенья биологического круговорота; деструктивная и концентрационная способствуют извлечению из природной среды и накоплению рассеянных, но жизненно важных для организмов элементов.

Средообразующие функции живого вещества создали и поддерживают в равновесии баланс вещества и энергии в биосфере, обеспечивая стабильность условий существования организмов, в том числе человека. Вместе с тем живое вещество способно восстанавливать условия обитания, нарушенные в результате природных катастроф или антропогенного воздействия. Эту способность живого вещества к регенерации экологических условий выражает принцип Ле Шателье, заимствованный из термодинамики. Он заключается в том, что изменение любых переменных в системе в ответ на внешние возмущения происходит в направлении компенсации производимых возмущений. В теории управления аналогичное явление носит название отрицательных обратных связей. Благодаря этим связям, система возвращается в первоначальное состояние, если производимые возмущения не превышают пороговых значений. Таким образом, гомеостаз, или устойчивость экосистемы, оказывается явлением не статическим, а динамическим.

В результате средообразующей функции в географической оболочке произошли следующие важнейшие события:

1. Был преобразован газовый состав первичной атмосферы;

2. Изменился химический состав вод первичного океана;

3. Образовалась толща осадочных пород в литосфере;

4. На поверхности суши возник плодородный почвенный покров (также плодородны воды океана, рек и озер).

Вернадский объясняет парадокс: почему, несмотря на то, что общая масса живого вещества — пленка жизни, покрывающая Землю, — ничтожно мала, результаты жизнедеятельности организмов сказываются на составе и литосферы, и гидросферы, и атмосферы.

Если живое вещество распределить на поверхности Земли ровным слоем, его толщина составит всего 2 см. При такой незначительной массе организмы осуществляют свою планетарную роль за счет весьма быстрого размножения, т. е. весьма энергичного круговорота веществ, связанного с этим размножением.

Масса живого вещества, соответствующая данному моменту времени, с трудом сопоставляется с тем грандиозным ее количеством, которое производило свою работу в течение сотен миллионов лет существования организмов. Если рассчитать всю массу живого вещества, воспроизведенного за это время биосферой, она окажется равной 2,4 х 1020 т. Это в 12 раз превышает массу земной коры.

На земной поверхности нет силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом. Глины, известняки, доломиты, бурые железняки, бокситы — это все породы органогенного происхождения. Наконец, свойства природных вод, соленость Мирового океана и газовый состав атмосферы определяются жизнедеятельностью населяющих планету существ.

В наши дни накопление в атмосфере углекислого газа от сжигания углеводородного топлива рассматривается как тревожная тенденция, ведущая к потеплению климата, таянию ледников и грозящая повышением уровня Мирового океана более чем на 100 м. В этой связи следует отметить функцию захвата и захоронения избыточной углекислоты морскими организмами путем перевода ее в соединения углекислого кальция, а также путем образования биомассы живого вещества на суше и в океане.

Чистота морских вод — во многом результат фильтрации, осуществляемой разнообразными организмами, но особенно зоопланктоном. Большинство из этих организмов добывает пищу, отцеживая из воды мелкие частицы. Работа их настолько интенсивна, что весь океан очищается от взвеси за 4 года. Байкал исключительной чистотой своих вод во многом обязан веслоногому рачку эпишуре, который за год трижды процеживает его воду.

Дата добавления: 2015-10-01; просмотров: 555 | Нарушение авторских прав

Похожая информация:

Поиск на сайте:

Функции живого вещества

Живое вещество обеспечивает биогеохимический кругово­рот веществ и превращение энергии в биосфере. Выделяют сле­дующие основные геохимические функции живого вещества:

1. Энергетическая (биохимическая) – связывание и запаса­ние солнечной энергии в органическом веществе и последую­щее рассеяние энергии при потреблении и минерализации органического вещества.

Эта функция связана с питанием, дыханием, размножением и другими процессами жизнедея­тельности организмов.

2. Газовая – способность живых организмов изменять и поддерживать определенный газовый состав среды обитания и атмосферы в целом. С газовой функцией связывают два переломных периода (точки) в развитии биосферы. Первая из них относится ко времени, когда содержание кислорода в ат­мосфере достигло примерно 1% от современного уровня (пер­вая точка Пастера).

Это обусловило появление первых аэроб­ных организмов (способных жить только в среде, содержащей кислород). С этого времени восстановительные процессы в биосфере стали дополняться окислительными. Это произош­ло примерно 1,2 млрд. лет назад. Второй переломный период связывают со временем, когда концентрация кислорода дос­тигла примерно 10% от современной (вторая точка Пастера).

Это создало условия для синтеза озона и образования озонового слоя в верхних слоях атмосферы, что обусловило воз­можность освоения организмами суши (до этого функцию за­щиты организмов от губительных космических излучений вы­полняла вода).

3. Концентрационная – «захват» из окружающей среды жи­выми организмами и накопление в них атомов биогенных хи­мических элементов.

Концентрационная способность живого вещества повышает содержание атомов химических элементов в организмах по сравнению с окружающей средой на несколь­ко порядков.

Содержание углерода в растениях в 200 раз, а азо­та в 30 раз превышает их уровень в земной коре. Содержание марганца в некоторых бактериях может быть в миллионы раз больше, чем в окружающей среде. Результат концентрацион­ной деятельности живого вещества – образование залежей го­рючих ископаемых, известняков, рудных месторождений и т.п.

4.

Окислительно-восстановительная – окисление и восста­новление различных веществ с участием живых организмов.

Под влиянием живых организмов происходит интенсивная миг­рация атомов элементов с переменной валентностью (Fe, Mn, S, Р, N и др.), создаются их новые соединения, происходит отложение сульфидов и минеральной серы, образование серо­водорода и т.п.

5.

Деструктивная – разрушение организмами и продукта­ми их жизнедеятельности, в том числе и после их смерти, как остатков органического вещества, так и косных веществ. Наи­более существенную роль в этом отношении выполняют реду­центы (деструкторы) – сапротрофные грибы и бактерии.

6.

Транспортная – перенос вещества и энергии в результа­те активной формы движения организмов. Такой перенос мо­жет осуществляться на огромные расстояния, например, при миграциях и кочевках животных. С транспортной функцией в значительной мере связана концентрационная роль сообществ организмов, например, в местах их скопления (птичьи базары и другие колониальные поселения).

7. Средообразующая – преобразование физико-химических параметров среды.

Эта функция является в значительной мере интегральной – представляет собой результат совместного дей­ствия других функций. Она имеет разные масштабы проявле­ния. Результатом средообразующей функции является и вся биосфера, и почва как одна из сред обитания, и более локаль­ные структуры.

8.

Рассеивающая – функция, противоположная концентра­ционной – рассеивание веществ в окружающей среде. Она проявляется через трофическую и транспортную деятельность организмов. Например, рассеивание вещества при выделении организмами экскрементов, смене покровов и т.п. Железо ге­моглобина крови рассеивается кровососущими насекомыми.

9. Информационная – накопление живыми организмами оп­ределенной информации, закрепление ее в наследственных структурах и передача последующим поколениям.

Это одно из проявлений адаптационных механизмов.

10. Биогеохимическая деятельность человека – превраще­ние и перемещение веществ биосферы в результате человече­ской деятельности для хозяйственных и бытовых нужд чело­века. Например, использование концентраторов углерода – нефти, угля, газа и др.

Таким образом, биосфера представляет собой сложную ди­намическую систему, осуществляющую улавливание, накоп­ление и перенос энергии путем обмена веществ между живым веществом и окружающей средой.

Свойства биосферы

Целостность и дискретность. Целостность биосферы обус­ловлена тесной взаимосвязью слагающих ее компонентов.

Она достигается круговоротом вещества и энергии. Изменение од­ного компонента неизбежно приводит к изменению других и биосферы в целом. При этом биосфера – не механическая сумма компонентов, а качественно новое образование, обла­дающее своими особенностями и развивающееся как единое целое. Биосфера – система с прямыми и обратными (поло­жительными и отрицательными) связями, которые, в конечном счете, обеспечивают механизмы ее функционирования иустойчивости.

На понимании целостности биосферы основы­ваются теория и практика рационального природопользова­ния. Учет этой закономерности позволяет предвидеть возмож­ные изменения в природе, дать прогноз результатам воздействия человека на природу.

Централизованность. Центральным звеном биосферы выс­тупают живые организмы (живое вещество). Это свойство, к сожалению, часто недооценивается человеком и в центр био­сферы ставится только один вид – человек (идеи антропоцен­тризма).

Устойчивость и саморегуляция. Биосфера способна возвращаться в исходное состояние, гасить возникающие возмуще­ния, создаваемые внешними и внутренними воздействиями, включением определенных механизмов.

Гомеостатические ме­ханизмы биосферы связаны в основном с живым веществом, его свойствами и функциями. Биосфера за свою историю пережила ряд таких возмущений, многие из которых были зна­чительными по масштабам (извержения вулканов, встречи с астероидами, землетрясения и т.

п.). Гомеостатические меха­низмы биосферы подчинены принципу Ле Шателье–Брауна: при действии на систему сил, выводящих ее из состояния ус­тойчивого равновесия, последнее смещается в том направлении, при котором эффект этого воздействия ослабляется.

Ритмичность. Биосфера проявляет ритмичность развития – повторяемость во времени тех или иных явлений.

В природе существуют ритмы разной продолжительности. Основные из них – суточный, годовой, внутривековые и сверхвековые. Су­точный ритм проявляется в изменении температуры, давле­ния и влажности воздуха, облачности, силы ветра, в явлениях приливов и отливов, циркуляции бризов, процессах фотосин­теза у растений, поведении животных. Годовая ритмика – это смена времен года, изменения в интенсивности почвообразо­вания и разрушения горных пород, сезонность в хозяйствен­ной деятельности человека.

Суточная ритмика, как известно, обусловлена вращением Земли вокруг оси, годовая – движе­нием Земли по орбите вокруг Солнца. Разные экосистемы обладают различной суточной и годовой ритмикой. Годовая ритмика лучше всего выражена в умеренном поясе и очень слабо – в экваториальном. Наблюдаются и более продолжи­тельные ритмы (11, 22–23, 80–90 лет и др.).

Ритмические яв­ления не повторяют полностью в конце ритма того состояния природы, которое было в его начале. Именно этим и объясня­ется направленное развитие природных процессов.

Круговорот веществ и энергозависимость. Биосфера – от­крытая система.

Ее существование невозможно без поступле­ния энергии извне. Основная доля приходится на энергию Солнца. В отличие от количества солнечной энергии, количе­ство атомов вещества на Земле ограничено.

Круговорот ве­ществ обеспечивает неисчерпаемость отдельных атомов хими­ческих элементов. При отсутствии круговорота, например, за короткое время был бы исчерпан основной «строительный ма­териал» живого – углерод.

Горизонтальная зональность и высотная поясность. Общебио­сферной закономерностью являетсягоризонтальная зональ­ность закономерное изменение природной среды по на­правлению от экватора к полюсам.

Зональность обусловлена неодинаковым количеством поступающего на разные широты тепла в связи с шарообразной формой Земли. Зональны кли­мат, воды суши и океана, процессы выветривания, некоторые формы рельефа, образующиеся под влиянием внешних сил (поверхностных вод, ветра, ледников), растительность, почвы, животный мир.

Наиболее крупные зональные подразделениягеографи­ческие пояса. Они отличаются друг от друга температурными условиями, а также общими особенностями циркуляции атмосферы, почвенно-растительного покрова и животного мира.

На суше выделяются следующие географические пояса: эква­ториальный и в каждом полушарии субэкваториальный, тро­пический, субтропический, умеренный, а также в Северном полушарии субарктический и арктический, а в Южном – суб­антарктический и антарктический.

Аналогичные по названию пояса выявлены и в Мировом океане. Географические пояса протягиваются преимущественно в широтном направлении.

Внутри поясов по соотношению тепла и влаги выделяются природные зоны, названия которых определяются по преобла­дающему в них типу растительности. Так, например, в субар­ктическом поясе это зоны тундры и лесотундры, в умеренном поясе – зоны лесов, лесостепи, степи, полупустынь и пус­тынь, в тропическом поясе – зоны лесов, редколесий и са­ванн, полупустынь и пустынь.

Как правило, они совпадают с основными и переходными типами природных экосистем (биомами и экотонами). В связи с неоднородностью земной по­верхности, а следовательно, и увлажнения в различных частях материков зоны не всегда имеют широтное простирание.

Зональность характерна и для Мирового океана. От экватора к полюсам изменяются свойства поверхностных вод (температу­ра, соленость, плотность и прозрачность, интенсивность волне­ния и др.), а также состав растительности и животного мира.

Высотная поясность закономерная смена природной сре­ды с подъемом в горы от их подножия до вершин.

Она обус­ловлена изменением климата с высотой: понижением темпе­ратуры (на 0,6° С на каждые 100 м подъема) и до определен­ной высоты (до 2–3 км) увеличением осадков. Смена поясов в горах происходит в той же последовательности, как и на рав­нине при движении от экватора к полюсам. Отличием являет­ся присутствие в горах особого пояса субальпийских и аль­пийских лугов, которого нет на равнинах.

Высотная поясность начинается в горах с аналога той горизонтальной зоны, в пре­делах которой расположены горы. Так, в горах, находящихся в степной зоне, нижний пояс – горно-степной, в лесной – горно-лесной и т.д. Количество высотных поясов зависит от высоты гор и их местоположения.

Большое разнообразие условий обитания и живых организ­мов. Биосфера – система, характеризующаяся большим раз­нообразием.

Это свойство обусловлено следующими причи­нами: разными средами жизни (водной, наземно-воздушной, почвенной, организменной); разнообразием природных зон, различающихся по климатическим, гидрологическим, почвен­ным, биотическим и другим свойствам; наличием регионов, различающихся по химическому составу (геохимические про­винции); биологическим разнообразием живых организмов.

В настоящее время описано более 3 млн.

видов. Однако ре­альное число видов на Земле в несколько раз больше, чем их описано. Не учтены многие насекомые и микроорганизмы, особенно в тропических лесах, глубинных частях океанов и в других малоосвоенных местообитаниях.

Функции живого вещества в биосфере

Кроме этого совре­менный видовой состав – это лишь небольшая часть видово­го разнообразия, которое принимало участие в процессах био­сферы за период ее существования. Каждый вид имеет опре­деленную продолжительность жизни (10–30 млн.

лет), поэто­му число видов, принимавших участие в эволюции биосферы, исчисляется сотнями миллионов. Считается, что к настояще­му времени арену биосферы оставили более 95% видов.

Разнообразие обеспечивает возможность дублирования, под­страховки, замены одних звеньев другими, степень сложности и прочности пищевых и другие связей. Поэтому разнообразие рассматривают как основное условие устойчивости любой эко­системы и биосферы в целом.

К сожалению, практически вся без исключения деятель­ность человека подчинена упрощению экосистем любого ран­га.

Сюда следует отнести и уничтожение отдельных видов или резкое уменьшение их численности, и создание агроценозов на месте сложных природных систем. Например, полностью исчезли с лица земли степи как тип экосистем и ландшаф­тов, резко уменьшились площади лесов (до появления чело­века они занимали примерно 70% суши, а сейчас – не более 20–23%).

Идет дальнейшее, невиданное по масштабам унич­тожение лесных экосистем, особенно наиболее ценных и сложных тропических, спрямление русел рек, создание про­мышленных районов и т.п.

Простые экосистемы с малым разнообразием удобны для эксплуатации, они позволяют в короткое время получить зна­чительный объем нужной продукции (например, с сельскохо­зяйственных полей), но за это приходится рассчитываться сни­жением устойчивости экосистем, их распадом и деградацией среды.

Не случайно, что биологическое разнообразие отнесено Конференцией ООН по окружающей среде и развитию (1992 г.) к числу трех важнейших экологических проблем, по которым приняты специальные заявления или конвенции.

Кро­ме сохранения разнообразия, такие конвенции приняты по со­хранению лесов и по предотвращению изменений климата.

Дата добавления: 2017-02-13; просмотров: 4038;

Похожие статьи:

Окислительно-восстановительная функция живого вещества тесно связана с биогенной миграцией элементов и концентрированием веществ. Многие вещества в природе крайне устойчивы и не подвергаются окислению при обычных условиях. Например, молекулярный азот — один из важнейших биогенных элементов. Но живые клетки располагают настолько эффективными катализаторами — ферментами, что способны осуществлять многие окислительно-восстановительные реакции в миллионы раз быстрее, чем это может происходить в абиогенной среде.[ …]

Окислительно-восстановительная функция лежит в основе обмена веществ и энергии организма с внешней средой.

Она выражается в химических превращениях веществ в процессе жизнедеятельности организмов. Образование веществ в живых организмах есть результат окислительно-восстановительных реакций. В процессе синтеза органических веществ преобладают восстановительные реакции и происходят затраты энергии. А в процессе расщепления и окисления в присутствии кислорода преобладают окислительные реакции и выделяется энергия.

Жизнь — это непрекращающийся синтез и распад органических веществ, который объединяет все живые организмы на Земле.[ …]

Окислительно-восстановительная функция живого вещества заключается в его способности осуществлять окислительные и восстановительные химические реакции, почти невозможные в неживой природе.

В биосфере в результате жизнедеятельности микроорганизмов в больших масштабах осуществляются такие химические процессы, как окисление и восстановление элементов с переменной валентностью (азот, сера, железо, марганец и др.). Микроорганизмы-вос-становители — гетеротрофы — используют в качестве источника энергии органические вещества. К ним относятся денитрифицирующие и сульфатредуцирующие бактерии, восстанавливающие из окисленных форм азот до элементарного состояния и серу до сероводорода.

Микроорганизмы-окислители могут быть как аутотрофами, так и гетеротрофами. Это бактерии, окисляющие сероводород и серу, нитри- и нит-рофицирующие микроорганизмы, железные и марганцевые бактерии, концентрирующие эти металлы в своих слетках.[ …]

Функции живого вещества. Живое вещество в биосфере выполняет некоторые специфические функции, в том числе газовую, концентрационную, окислительно-восстановительную.[ …]

Деятельность живого вещества в биосфере в определенной степени условно можно свести к нескольким основополагающим функциям, дополняющим представление о его преобразующей биосферно-геологической деятельности.

В. И. Вернадский выделял девять функций: газовую, кислородную, окислительную, кальциевую, восстановительную, концентрационную и др. Позже классификация была несколько видоизменена (часть функций объединена, часть переименована). Наиболее современной является классификация А. В. Лапо, по которой выделяют следующие функции: энергетическую; газовую; окислительно-восстановительную; концентрационную; деструктивную; транспортную; средообразующую; рассеивающую.[ …]

Из атмосферы вредные вещества осаждаются на земную поверхность, попадают в почву, растения, живые организмы и могут накапливаться там до высоких, опасных для жизни концентраций.

В почву загрязняющие вещества поступают в газовой фазе, в растворе атмосферных осадков, в составе твердых частиц. В результате почвообразовательных процессов они перераспределяются по почвенному профилю, накапливаются в верхних или нижележащих горизонтах, выщелачиваются и выносятся грунтовыми водами.

Основными факторами, контролирующими поведение химических веществ, являются их химические и физические свойства, условия внешней среды (щелочно-кислотная, окислительно-восстановительная обстановка, сорбционная способность, емкость поглощающего комплекса).[ …]

Энергетические процессы в живом организме основываются на окислительно-восстановительных реакциях.

При этом лишь некоторые группы микроорганизмов осуществляют эти процессы без участия кислорода путем гликолиза и брожения. Абсолютное большинство живых организмов, в том числе высшие растения и животные, получают энергию благодаря аэробному окислению органических веществ.

Этот путь более выгоден энергетически. Он связан с закономерными процессами газообмена: постоянным притоком Ог и выносом СОг, образующегося в результате окисления органических субстратов. При такой системе энергетического обеспечения жизнедеятельности организмов кислород приобретает роль важнейшего экологического фактора.[ …]

Таким образом, совокупность живых организмов — биота биосферы — обладает мощной средообразующей функцией.

Ее работа направлена на обеспечение условий жизни всех ее членов, в том числе и человека. Она слагается из газовой, концентрационной, окислительно-восстановительной, биохимической и информационной функций живого вещества.

Следует четко представлять себе, что окружающая нас среда — это не возникшая когда-то и непреходящая физическая данность, а живое дыхание природы, каждое мгновение создаваемое работой множества живых существ. Средообразующая функция биосферы, обусловленная биотическим круговоротом веществ, тесно связана со средорегулирующей функцией — исключительно точной биотической регуляцией окружающей среды.

Она задается высокой степенью замкнутости биотического круговорота — равенством скоростей синтеза и распада органических веществ. В следующей главе будут рассмотрены количественные характеристики этих функций биосферы.[ …]

Различают пять основных функций живого вещества в масштабах планеты Земля: энергетическую, газовую, концентрационную, окислительно-восстановительную и деструкционную.[ …]

В результате необычайной активности живого вещества и его сильного влияния на природу облик нашей планеты изменился до неузнаваемости.

Произошло коренное изменение атмосферы. Считают, что в добио-логический период атмосфера состояла в основном из диоксида углерода, метана, аммиака, водорода и водяных паров. Среда была восстановительной. Однако под влиянием возникших на Земле организмов в атмосфере увеличилось количество кислорода, а концентрация диоксида углерода резко снизилась. Среда из восстановительной превратилась в окислительную. В стратосфере за счет кислорода сформировался озоновый экран, препятствующий излишнему проникновению ультрафиолетовых лучей к поверхности Земли и, следовательно, предохраняющий организмы от губительного действия радиации.[ …]

Сероводородная и сульфидная функции живого вещества (§ 187).

Концентрационные функции первого и второго рода (§ 188— 190). Концентрация второго рода химических элементов живым веществом (§ 191). Окислительно-восстановительные функции (§ 192). Биохимические функции и их изменение в эволюционном процессе (§ 193). Рост и размножение. Давление жизни. Скорость размножения и роста. Скорость растекания по поверхности планеты. Земной экватор как эталон размножения, Связь его с сутками и годами (§ 194).[ …]

Метаболиты — промежуточные продукты обмена веществ в живых клетках.

Оказывают регулирующее влияние на биохимические и физиологические проссессы в организме. Установлено, что концентрации метаболитов в клеточных системах колеблется. Замечены колебания потребления для митохондрий, которые являются органоидами животных и растительных клеток. Во втору» половину ритма ионы водорода устремляются в митохондрию, а ионы калчя выходят наружу; объем митохондрий уменьшается Такие же колебания наблюдаются и при гликолизе дрожжей.[ …]

Тесты, основанные на учете интенсивности газообмена водорослей.

Многие вещества вызывают нарушения кислородного обмена в клетках водорослей. К их числу относятся, в частности, хлорорганические соединения, воздействующие на окислительно-восстановительные процессы в живых клетках. Это угнетающее действие пропорционально концентрации вещества и может быть измерено .количественно (по показателям снижения интенсивности выделения кислорода и его потребления на дыхательные процессы).[ …]

Вернадский выделял девять интегральных биохимических функций биосферы, и в том числе, живого вещества: газовую, кислородную, окислительную, кальциевую, восстановительную, концентрационную, функцию разрушения органических соединений, функцию восстановительного разложения органических соединений и функцию метаболизма и дыхания организмов.

С учетом данных современной науки их можно объединить в пять основных функций живого вещества: энергетическую, газовую, концентрационную, деструктивную и средообразующую.[ …]

В зонах влияния крупных промышленных центров за счет поступления большого количества органического вещества в воде рек снижается содержание растворенного кислорода, величина окислительно-восстановительного потенциала, уменьшается pH воды.

В илистых осадках образуется сероводородная обстановка. С различными видами стоков в водные объекты поступает много химических элементов и соединений, которые загрязняют водную среду, накапливаются в осадках и живых организмах.[ …]

Среди постоянных составных частей воздуха основное значение имеет кислород, необходимый для дыхания всех живых существ, за исключением немногих анаэробных микроорганизмов. В природе постоянно осуществляются процессы потребления и восстановления кислорода.

Потребление происходит за счет дыхания человека и животных, процессов горения и окисления. Важнейшим процессом восстановления нормального содержания кислорода является фотосинтез, исходными веществами для которого служат диоксид углерода и вода. Это окислительно-восстановительный процесс, в котором вода разлагается с образованием кислорода и водорода, причем последний восстанавливает диоксид углерода. Основную роль в восстановлении кислорода планеты играет фитопланктон океанов, и несколько меньшую — наземные растения.

Запасы кислорода в земной атмосфере оцениваются в 1,5-1015 т.[ …]

В воде протекают не только сложные химические, фотохимические и биохимические превращения. Следует учитывать дыхание живых организмов, которое сопровождается поглощением кислорода. Фотохимические реакции протекают в поверхностной пленке и в поверхностных слоях воды, куда проникает солнечный свет.

Недостаток кислорода ведет не только к нарушению дыхания водных обитателей животного и растительного происхождения, но и к изменению химического состава содержащихся в воде веществ. Так, при недостатке кислорода нарушаются окислительно-восстановительные процессы, резко повышаются концентрации H2S, NH3, СО2.

Снижается окисляемость металлов, отмечается переход в состояние с более низкой валентно-1>А стью, что уменьшает их растворимость в воде, например, желе-( зо (III) переходит в железо(II). Многие металлы, в нормальных условиях склонные к образованию соединений, выпадающих в осадок, теряют это свойство.[ …]

О различиях в интенсивности обменных процессов у животных можно судить также по строению грудной клетки, развитию органов дыхания и кровообращения, по окислительно-восстановительным свойствам крови (красная кровь, ферменты крови и т.

д.), и по таким клиническим показателям, как число дыханий в минуту, пульс, объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, количество кислорода, поглощенного из вдыхаемого воздуха, и выделяемой организмом углекислоты и т. д. Изучение молочного скота различного уровня продуктивности показало, что у высокопродуктивных животных сердечно-сосудистая, дыхательная и другие системы не только более развиты, но обладают и большей амплитудой приспособительных изменений.

Так, число дыханий в минуту, у высокопродуктивных костромских коров колебалось от 30 до 40, в то время как у малопродуктивных коров — от 12 до 18; пульс у первых не выхбдцл из пределов 70—86, а у вторых он равнялся 55—60; объем воздуха, выдыхаемого в течение минуты высокопродуктивными коровами, был равен 120—140 л, а малопродуктивными — всего лишь 40—60 л.

Количество углекислоты, выделяемой в час на каждые 100 кг живого веса молочным скотом, составляло 18,93 г, рабочим скотом —16,80, мясомолочным—15,75 и мясным скотом т-14,61 г. Следовательно, молочный скот относится к типу животных с повышенным уровнем обмена веществ, а мясной — к типу с пониженным обменом.[ …]

22

Отложение лигнина в оболочке может происходить лишь при жизни клетки, т.

е. в присутствии протопласта. Но не следует думать, что лигнификация оболочки приводит к отмиранию клетки. В древесине имеющиеся немногие живые паренхимные клетки, наполненные запасными веществами и активно участвующие в метаболизме (обмене веществ), имеют, как правило, одревесневшие оболочки. Синтез лигнина происходит в цитоплазме, а исходные вещества поступают из камбия [22].

Образование и отложение лигнина связано с нарушением работы дыхательного аппарата клетки. Процесс одревеснения сопровождается усилением дыхания (усилением поглощения кислорода). Лигнин — продукт окисления ароматических веществ, служащих катализаторами при окислительно-восстановительных процессах, со ставляющих дыхательный цикл.[ …]

На Земле в разных средах в процессе эволюции образовывались самые различные биогеоценозы, находящиеся в постоянном взаимодействии друг с другом.

Организмам для существования были необходимы определенные условия внешней среды, которую они в процессах обмена веществ п энергии постоянно изменяли. В процессе своего существования организмы способствовали увеличению биогенной миграции химических элементов биосферы. Живые существа, осуществляя обмен газов и концентрируя рассеянные элементы, способствуют окислительным и восстановительным реакциям. Функции живого вещества (газовая, концентрационная, окислительновосстановительная) и процесс эволюции обусловили создание современной природной среды со всеми природными закономерностями в биосфере.[ …]

Древние микроорганизмы, растения и животные участвовали в создании мощных запасов ископаемых топлив, толщ известняков, фосфоритов, некоторых руд и глинистых пород, содержащих железо, алюминий, марганец и другие металлы.

По мнению А.Ю. Розанова (1999), «за редким исключением все осадочные породы в той или иной степени образовались с участием микробов». Биогенная миграция веществ во многом определила формирование ландшафтов и природно-климатических зон. Фотосинтез в растениях обусловил современный состав атмосферы, от которого зависят окислительно-восстановительное равновесие среды, радиационный и тепловой режим на планете, спектральный состав достигающего поверхности Земли солнечного света.

Растительный покров существенно определяет водный баланс, распределение влаги и климатические особенности больших пространств. Живые организмы играют ведущую роль в самоочищении воздуха, рек и озер, от них во многом зависит солевой состав природных вод и распределение многих химических веществ между сушей и океаном.

Благодаря растениям, животным и микроорганизмам создается почва и поддерживается ее плодородие.[ …]

Самоочищение от ионов тяжелых ..металлов происходит в результате ряда процессов: соосаждения с гидроксидами трехвалент-ных металлов, сорбции ионов органическими коллоидами и микроорганизмами, образования сложных металлоорганических комплексов с гуминовыми кислотами.

Доля участия каждого из этих процессов в удалении тяжелых металлов зависит от концентрации металлов, pH, окислительно-восстановительных условий. В ходе этих процессов вода освобождается от ионов тяжелых металлов, которые переходят в донные осадки и накапливаются там. Изменение окислителыю-восстановительиых процессов способствует переходу ионов металлов в водный слой, т.

Живое вещество. Функции живого вещества в биосфере

е. вторичному загрязнению воды. Практически все химические и физико-химические процессы самоочищения ускоряются благодаря участию обитателей водоема. Сложившиеся здесь сообщества живых организмов реагируют на воздействие химических загрязнений как одно целое, как система, способная справиться с внесенными извне загрязнениями путем включения их в биотический круговорот веществ в водоеме.[ …]

Функции живого вещества

В учении о биосфере утверждается, что живое вещество выполняет следующие основные функции: энергетическую, деструктивную, концентрационную и средообразующую.

Энергетическая функция выполняется, прежде всего, растениями, которые в процессе фотосинтеза аккумулируют солнечную энергию в виде разнообразных органических соединений.

По словам Вернадского, зеленые хлорофилльные организмы, зеленые растения, являются главным механизмом биосферы, который улавливает солнечный луч и создает фотосинтезом химические тела — своеобразные солнечные консервы, энергия которых в дальнейшем является источником действенной химической энергии биосферы, а в значительной мере — всей земной коры.

По расчетам Вернадского, на Земле ежегодно аккумулируется растениями около 1019 больших калорий энергии.

Внутри экосистемы эта энергия в виде пищи распределяется между животными. Частично энергия рассеивается, а частично накапливается в отмершем органическом веществе и переходит в ископаемое состояние. Так образовались залежи торфа, каменного угля, нефти и других горючих полезных ископаемых, служащие в настоящее время энергетической базой для жизни и работы людей.

Растения — главный источник пищи для людей и сельскохозяйственных животных.

Деструктивная функция состоит в разложении, минерализации мертвого органического вещества, химическом разложении горных пород, вовлечении образовавшихся минералов в биотический круговорот. Мертвое органическое вещество разлагается до простых неорганических соединений (углекислого газа, воды, сероводорода, метана, аммиака и т.

д.), которые вновь используются в начальном звене круговорота. Этим занимается специальная группа организмов — редуценты (деструкторы).

Особо следует сказать о химическом разложении горных пород. Благодаря живому веществу, биотический круговорот пополняется минералами, высвобождаемыми из литосферы. Например, по свидетельству А. В. Лапо, плесневый грибок в лабораторных условиях за неделю высвобождал из базальта 3 % содержащегося в нем кремния, 11 % алюминия, 59 % магния, 64 % железа.

Пионеры жизни на скалах — бактерии, сине-зеленые водоросли, грибы и лишайники — оказывают на горные породы сильнейшее химическое воздействие растворами целого комплекса кислот — угольной, азотной, серной и разнообразных органических.

Разлагая с их помощью те или иные минералы, организмы избирательно извлекают и включают в биотический круговорот важнейшие питательные элементы — кальций, калий, натрий, фосфор, кремний, микроэлементы.

Общая масса зольных элементов, вовлекаемая ежегодно в биотический круговорот, только на суше составляет около 8 млрд т. Это в несколько раз превышает массу продуктов извержения всех вулканов мира на протяжении года.

Благодаря жизнедеятельности организмов-деструкторов, создается уникальное свойство почв — их плодородие.

Концентрационная функция заключается в избирательном накоплении при жизнедеятельности организмов атомов веществ, рассеянных в природе. Способность концентрировать элементы из разбавленных растворов — это характерная особенность живого вещества.

Наиболее активными концентраторами многих элементов являются микроорганизмы. Например, в продуктах жизнедеятельности некоторых из них, по сравнению с природной средой, содержание марганца увеличено в 1 200 000 раз, железа — в 65 000, ванадия — в 420 000, серебра — в 240 000 раз и т.

д.

Морские организмы активно концентрируют рассеянные минералы для построения своих скелетов или покровов. Существуют, например, кальциевые организмы (моллюски, кораллы, мшанки, иглокожие, известковые водоросли и т. п.) и кремниевые (диатомовые водоросли, кремниевые губки, радиолярии). Особо следует обратить внимание на способность морских организмов накапливать микроэлементы, тяжелые металлы, в том числе ядовитые (ртуть, свинец, мышьяк), радиоактивные элементы.

Их концентрация в теле беспозвоночных и рыб может в сотни тысяч раз превосходить содержание в морской воде. Благодаря этому, морские организмы полезны как источник микроэлементов, но вместе с тем употребление их в пищу может грозить отравлением тяжелыми металлами или быть опасным в связи с повышенной радиоактивностью.

Средообразующая функция состоит в трансформации физико-химических параметров среды (литосферы, гидросферы, атмосферы) в условиях, благоприятных для существования организмов.

Можно сказать, что она является совместным результатом всех рассмотренных выше функций живого вещества: энергетическая функция обеспечивает энергией все звенья биологического круговорота; деструктивная и концентрационная способствуют извлечению из природной среды и накоплению рассеянных, но жизненно важных для организмов элементов.

Средообразующие функции живого вещества создали и поддерживают в равновесии баланс вещества и энергии в биосфере, обеспечивая стабильность условий существования организмов, в том числе человека.

Вопрос 11. Деструктивная функция живого вещества

Вместе с тем живое вещество способно восстанавливать условия обитания, нарушенные в результате природных катастроф или антропогенного воздействия.

Эту способность живого вещества к регенерации экологических условий выражает принцип Ле Шателье, заимствованный из термодинамики. Он заключается в том, что изменение любых переменных в системе в ответ на внешние возмущения происходит в направлении компенсации производимых возмущений. В теории управления аналогичное явление носит название отрицательных обратных связей. Благодаря этим связям, система возвращается в первоначальное состояние, если производимые возмущения не превышают пороговых значений.

Таким образом, гомеостаз, или устойчивость экосистемы, оказывается явлением не статическим, а динамическим.

В результате средообразующей функции в географической оболочке произошли следующие важнейшие события:

1. Был преобразован газовый состав первичной атмосферы;

2. Изменился химический состав вод первичного океана;

3. Образовалась толща осадочных пород в литосфере;

На поверхности суши возник плодородный почвенный покров (также плодородны воды океана, рек и озер).

Вернадский объясняет парадокс: почему, несмотря на то, что общая масса живого вещества — пленка жизни, покрывающая Землю, — ничтожно мала, результаты жизнедеятельности организмов сказываются на составе и литосферы, и гидросферы, и атмосферы.

Если живое вещество распределить на поверхности Земли ровным слоем, его толщина составит всего 2 см.

При такой незначительной массе организмы осуществляют свою планетарную роль за счет весьма быстрого размножения, т. е. весьма энергичного круговорота веществ, связанного с этим размножением.

Масса живого вещества, соответствующая данному моменту времени, с трудом сопоставляется с тем грандиозным ее количеством, которое производило свою работу в течение сотен миллионов лет существования организмов. Если рассчитать всю массу живого вещества, воспроизведенного за это время биосферой, она окажется равной 2,4 х 1020 т.

Это в 12 раз превышает массу земной коры.

На земной поверхности нет силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом. Глины, известняки, доломиты, бурые железняки, бокситы — это все породы органогенного происхождения. Наконец, свойства природных вод, соленость Мирового океана и газовый состав атмосферы определяются жизнедеятельностью населяющих планету существ.

В наши дни накопление в атмосфере углекислого газа от сжигания углеводородного топлива рассматривается как тревожная тенденция, ведущая к потеплению климата, таянию ледников и грозящая повышением уровня Мирового океана более чем на 100 м.

В этой связи следует отметить функцию захвата и захоронения избыточной углекислоты морскими организмами путем перевода ее в соединения углекислого кальция, а также путем образования биомассы живого вещества на суше и в океане.

Чистота морских вод — во многом результат фильтрации, осуществляемой разнообразными организмами, но особенно зоопланктоном.

Большинство из этих организмов добывает пищу, отцеживая из воды мелкие частицы. Работа их настолько интенсивна, что весь океан очищается от взвеси за 4 года.

Байкал исключительной чистотой своих вод во многом обязан веслоногому рачку эпишуре, который за год трижды процеживает его воду.

Дата добавления: 2015-10-01; просмотров: 554 | Нарушение авторских прав

Похожая информация:

Поиск на сайте:

В. И.

Функции живого вещества

Вернадский сформулировал основные обобщения, касающиеся размножения и расселения организмов на Земле: 1. Размножение организмов осуществляется в геометрической прогрессии.

2. Появление множества потомков обусловливает их расселение (растекание) по поверхности Земли. 3. Внутривидовые конкурентные отношения при этом ослабляются, но зато проявляется «агрессия жизни» (заселение организмами новых пространств).

Процесс размножения живого, а следовательно, скорость его растекания ограничивается внешними условиями среды: наличием пищи, света, температурой и т.

д.

Темп размножения организмов зависит от их размеров. У мелких организмов скорость размножения более высокая, чем у крупных. Глобальное следствие такого положения заключается в том, что основной вклад в переработку среды обитания вносят мелкие организмы.

Человек, являясь частью живого вещества, также участвует в реализации его биосферных функций.

Разнообразие природных условий, создаваемое внешними (космическими) и внутренними процессами на Земле, обусловливает неравномерность распределения живых организмов на планете.

Наибольшее разнообразие форм жизни сосредоточено в зонах контакта геологических сфер Земли: на береговых линиях различных водоемов, рек, озер, морей, – так как там встречаются виды, освоившие наземно-воздушную, почвенную и водную среду.

Некоторые ученые дополнительно выделяют деструктивную, средообразующую и информационную функции живого вещества.

Деструктивная функция проявляется в том, что живое вещество активно участвует в процессах разрушения как органического вещества, так и неорганического (минералы, горные породы).

Благодаря этим процессам атомы, связанные в минералах, горных породах и организмах, в противоположность концентрационной функции возвращаются в круговороты веществ.

Средообразующая функция связана с тем, что живые организмы активно участвуют в формировании химического состава атмосферы, гидросферы и в образовании почвы.

Так, почва – это продукт жизнедеятельности живых организмов.

Информационная функция заключается в том, что только живому веществу присуща способность воспринимать, хранить и перерабатывать информацию.

Итак, живое вещество биосферы разрушается и вновь создается преимущественно благодаря размножению организмов. Главное условие жизни определяется пространством существования зеленых растений, т.

е. областью планеты, пронизанной солнечным светом.

Дата добавления: 2018-01-08; просмотров: 91; Опубликованный материал нарушает авторские права? | Защита персональных данных |

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Функции живого вещества в биосфере

Газовая функция обусловливает миграцию газов и их превращения, обеспечивает газовый состав биосферы. Преобладающая масса газов на Земле имеет биогенное происхождение. В процессе функционирования живого вещества появляются основные газы: кислород, азот, углекислый газ, сероводород, метан и др.

  • Кислород выделяется растениями, используется для дыхания животными, а образующийся углекислый газ вновь принимает участие в процессах фотосинтеза. Весь запас кислорода современной атмосферы растения могут воспроизвести за 10000 лет.
  • Атмосферный азот усваивается азотфиксирующими бактериями, включается в цепи питания, а после расщепления белков и нуклеиновых кислот может вновь возвращаться в окружающую среду.

Концентрационная функция проявляется в извлечении и накоплении живыми организмами биогенных элементов из окружающей среды. Состав живого вещества существенно отличается от состава косного вещества планеты. В нем преобладают атомы водорода, углерода, азота, кислорода, натрия, магния, алюминия, кремния, серы, хлора, калия, кальция. Концентрация этих элементов в теле живых организмов в сотни и тысячи раз выше, чем во внешней среде.

  • Кишечнополостные накапливают кальций, морские водоросли и губки – йод, лютики – литий, ряска – радий, моллюски – медь, асцидии – ванадий.
  • Наиболее активными концентраторами являются микроорганизмы.

Концентрация железа в железобактериях в 65000 раз выше, чем в окружающей среде, а марганца в 1200000 раз. После гибели организмов могут образовываться залежи элементов.

  • Однако морские организмы могут накапливать не только полезные для человека микроэлементы, но даже радионуклиды и тяжелые металлы, что может привести к тяжелым отравлениям при употреблении их в пищу.

Окислительно-восстановительнаяфункция заключается в химическом превращении веществ, содержащих элементы с переменной валентностью (соединения железа, марганца, серы, азота и др.). В организмах происходит окисление и восстановление большинства химических соединений.

  • Существуют бактерии окислители и восстановители. Благодаря данной функции появляются залежи руд.

4. Энергетическаяфункция обеспечивает преобразование солнечной энергии в энергию химических соединений.

Часть её откладывается в виде запаса органических веществ (торф, каменный уголь) на длительный срок.

5. Деструктивнаяфункция обусловливает процессы, связанные с разложением организмов после их смерти, вследствие которых происходит минерализация органического вещества, т. е. превращение живого вещества в косное. Эти процессы осуществляют редуценты. В результате образуются биогенное и биокосное вещества биосферы, а также происходит химическое разложение горных пород, вовлечение минералов в биотический круговорот.

Средообразующая функция заключается в преобразовании (трансформации) физико-химических параметров среды в условия, благоприятные для существования организмов.

Организмы преобразовали газовый состав первичной атмосферы, изменили химический состав вод первичного океана, образовался слой осадочных пород в литосфере, на поверхности суши возник плодородный почвенный слой.

Предыдущая77787980818283848586878889909192Следующая

Дата добавления: 2015-02-10; просмотров: 262;

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

Вам также может понравиться

Об авторе admin

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *