خصائص المادة الحية

يتضمن تكوين المادة الحية كلاً من المواد العضوية (بالمعنى الكيميائي) وغير العضوية أو المعدنية. كتب Vernadsky:

كتلة المادة الحية صغيرة نسبيًا وتقدر بنحو 2.4-3.6 · 10 12 طنًا (بالوزن الجاف) وأقل من 10-6 كتل من قذائف الأرض الأخرى. لكنها واحدة من "أقوى القوى الجيوكيميائية على كوكبنا."

تتطور المادة الحية حيث يمكن أن توجد الحياة ، أي عند تقاطع الغلاف الجوي والغلاف الصخري والغلاف المائي. في الظروف غير المواتية للوجود ، تدخل المادة الحية في حالة تعليق للرسوم المتحركة.

خصوصية المادة الحية هي كما يلي:

1. تتميز المادة الحية في المحيط الحيوي بطاقة حرة هائلة. في العالم غير العضوي ، يمكن فقط مقارنة تدفقات الحمم البركانية غير المتصلبة قصيرة العمر مع المادة الحية من حيث كمية الطاقة الحرة.
2. لوحظ اختلاف حاد بين المادة الحية وغير الحية في المحيط الحيوي في معدل التفاعلات الكيميائية: في المادة الحية ، تحدث التفاعلات أسرع بآلاف وملايين المرات.
3. السمة المميزة للمادة الحية هي أن المركبات الكيميائية الفردية التي تتكون منها - البروتينات ، والإنزيمات ، وما إلى ذلك - تكون مستقرة فقط في الكائنات الحية (إلى حد كبير ، هذه أيضًا سمة من سمات المركبات المعدنية التي تتكون منها المادة الحية).
4. حركة تعسفية للمادة الحية ، ذاتية التنظيم إلى حد كبير. لقد خص Vernadsky نوعين محددين من حركة المادة الحية: أ) السلبية ، والتي يتم إنشاؤها عن طريق التكاثر وهي متأصلة في كل من الكائنات الحية الحيوانية والنباتية ؛ ب) نشطة ، والتي تتم بسبب الحركة الموجهة للكائنات الحية (وهي نموذجية للحيوانات ، وبدرجة أقل للنباتات). تميل المادة الحية أيضًا إلى ملء كل المساحة الممكنة.
5. تُظهر المادة الحية تنوعًا مورفولوجيًا وكيميائيًا أكبر بكثير من المواد غير الحية. بالإضافة إلى ذلك ، على عكس المادة غير الحية ، لا يتم تمثيل المادة الحية بشكل حصري بالطور السائل أو الغازي. تم بناء أجسام الكائنات الحية في جميع الحالات الثلاثية.
6. يتم تمثيل المادة الحية في المحيط الحيوي في شكل أجسام مشتتة - كائنات حية فردية. علاوة على ذلك ، كونها مشتتة ، لا يمكن العثور على المادة الحية على الأرض في شكل نقي شكليًا - في شكل مجموعات من الكائنات الحية من نفس النوع: يتم تمثيلها دائمًا عن طريق التكاثر الحيوي.
7. توجد المادة الحية في شكل تناوب مستمر للأجيال ، بسبب ارتباط المادة الحية الحديثة وراثيًا بالمادة الحية في العصور الماضية. في الوقت نفسه ، فإن وجود عملية تطورية هو سمة من سمات المادة الحية ، أي أن تكاثر المادة الحية لا يحدث بنوع النسخ المطلق للأجيال السابقة ، ولكن عن طريق التغيرات المورفولوجية والكيميائية الحيوية.

معنى المادة الحية

إن عمل المادة الحية في المحيط الحيوي متنوع تمامًا. وفقًا لفيرنادسكي ، يمكن أن يتجلى عمل المادة الحية في المحيط الحيوي في شكلين رئيسيين:

أ) مادة كيميائية (بيوكيميائية) - نوع من النشاط الجيولوجي ؛ ب) الميكانيكية - النوع الثاني من نشاط النقل.

تتجلى الهجرة الحيوية للذرات من النوع الأول في التبادل المستمر للمادة بين الكائنات الحية والبيئة في عملية بناء جسم الكائنات الحية ، وهضم الطعام. تتكون الهجرة الحيوية للذرات من النوع الثاني من حركة المادة بواسطة الكائنات الحية أثناء نشاط حياتها (أثناء بناء الجحور ، والأعشاش ، عندما يتم دفن الكائنات الحية في الأرض) ، وحركة المادة الحية نفسها ، وكذلك المرور من المواد غير العضوية من خلال الجهاز الهضمي لخنافس التربة ، وخنافس الطمي ، ومغذيات الترشيح.

لفهم العمل الذي تقوم به المادة الحية في المحيط الحيوي ، هناك ثلاثة أحكام رئيسية مهمة للغاية ، والتي أطلق عليها V. I. Vernadsky مبادئ الكيمياء الحيوية الحيوية:

1. تميل الهجرة البيولوجية المنشأ لذرات العناصر الكيميائية في المحيط الحيوي دائمًا إلى أقصى مظاهرها.
2. إن تطور الأنواع في سياق الزمن الجيولوجي ، الذي أدى إلى خلق أشكال حياة مستقرة في المحيط الحيوي ، يسير في اتجاه يعزز الهجرة الحيوية للذرات.
3. المادة الحية في حالة تبادل كيميائي مستمر مع البيئة الكونية المحيطة بها ، ويتم تكوينها والحفاظ عليها على كوكبنا بواسطة الطاقة الإشعاعية للشمس.

هناك خمس وظائف رئيسية للمادة الحية:

1. طاقة. يتكون من امتصاص الطاقة الشمسية أثناء عملية التمثيل الضوئي ، والطاقة الكيميائية - من خلال تحلل المواد الغنية بالطاقة ونقل الطاقة عبر السلسلة الغذائية للمادة الحية غير المتجانسة.
2. تركيز. التراكم الانتقائي خلال حياة أنواع معينة من المادة. هناك نوعان من تركيزات العناصر الكيميائية حسب المادة الحية: أ) زيادة هائلة في تركيزات العناصر في وسط مشبع بهذه العناصر ، على سبيل المثال ، الكبريت والحديد وفير في المادة الحية في مناطق النشاط البركاني ؛ ب) تركيز محدد لعنصر أو آخر ، بغض النظر عن الوسيط.
3. مدمرة. يتكون من تمعدن المواد العضوية غير الحيوية ، وتحلل المواد غير العضوية غير العضوية ، وإشراك المواد الناتجة في الدورة البيولوجية.
4. تشكيل البيئة. تحويل المعلمات الفيزيائية والكيميائية للوسط (بشكل رئيسي بسبب المواد غير الحيوية).
5. ينقل. التفاعلات الغذائية للمادة الحية تؤدي إلى حركة كتل ضخمة من العناصر والمواد الكيميائية ضد الجاذبية وفي اتجاه أفقي.

تشمل المادة الحية جميع العمليات الكيميائية في المحيط الحيوي وتعيد هيكلتها. المادة الحية هي أقوى قوة جيولوجية تنمو مع مرور الوقت. تكريمًا لذكرى المؤسس العظيم لعقيدة المحيط الحيوي ، اقترح أ. آي بيرلمان تسمية التعميم التالي "قانون فيرنادسكي":

"يتم ترحيل العناصر الكيميائية على سطح الأرض وفي المحيط الحيوي ككل إما بالمشاركة المباشرة للمادة الحية (الهجرة الحيوية) أو تتم في بيئة ذات سمات جيوكيميائية (O 2 ، CO 2 ، H 2 S ، وما إلى ذلك) في الغالب مشروطة بالمادة الحية ، سواء من خلال تلك التي تسكن حاليًا نظامًا معينًا ، أو بما كان يعمل على الأرض طوال التاريخ الجيولوجي.

ملاحظات

أنظر أيضا

أدب

• حول وظائف المادة الحية في المحيط الحيوي // نشرة الأكاديمية الروسية للعلوم. 2003. V. 73. No. 3. S.232-238

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

شاهد ماهية "المادة الحية" في القواميس الأخرى:

مجموع الكائنات الحية في المحيط الحيوي ، كتلتها الحيوية. يتميز بتركيبة كيميائية محددة (H ، C ، N ، 02 ، Na ، Mg ، Al ، Si ، P ، S ، Cl ، Ca تسود) ، كتلة حيوية ضخمة (80100109 طن من المواد العضوية الجافة) والطاقة .... ... القاموس البيئي

مجموع الكائنات الحية في المحيط الحيوي ، معبرًا عنها عدديًا في التركيب الكيميائي الأولي والكتلة والطاقة. تم تقديم هذا المفهوم بواسطة V. I. Vernadsky في نظريته عن المحيط الحيوي ودور الكائنات الحية في تداول المواد والطاقة في الطبيعة ... قاموس موسوعي كبير

مجموع الكائنات الحية في المحيط الحيوي ، معبرًا عنها عدديًا في التركيب الكيميائي الأولي والكتلة والطاقة. تم تقديم هذا المفهوم بواسطة V. I. Vernadsky في نظريته عن المحيط الحيوي ودور الكائنات الحية في دوران المادة والطاقة في الطبيعة. * * * ... ... قاموس موسوعي

1) مجموع الكائنات الحية في المحيط الحيوي ، معبرًا عنها عدديًا في التركيب الكيميائي الأولي والكتلة والطاقة. تم تقديم المصطلح بواسطة V. I. Vernadsky (انظر Vernadsky). ج. مرتبطة بالمحيط الحيوي ماديا وحيوية من خلال ... ... الموسوعة السوفيتية العظمى

مجموع الكائنات الحية في المحيط الحيوي ، معبرًا عنها عدديًا في مادة كيميائية أولية. التركيب والكتلة والطاقة. تم تقديم هذا المفهوم بواسطة V. I. Vernadsky في نظريته عن المحيط الحيوي ودور الكائنات الحية في دوران الطاقة والطاقة في الطبيعة ... علم الطبيعة. قاموس موسوعي

المادة الحية- في مفهوم V. I. Vernadsky ، مجموع الكائنات الحية في المحيط الحيوي (النباتات والحيوانات والحشرات وما إلى ذلك ، بما في ذلك البشرية) ، معبرًا عنها عدديًا في التركيب الكيميائي الأولي والكتلة والطاقة ... بدايات علوم الطبيعة الحديثة

المادة الحية- 1. مجموع الكائنات الحية في المحيط الحيوي مع التمثيل الغذائي المنظم. 2. مجموع جزيئي معقد مع نظام تحكم يحتوي على آلية لنقل المعلومات الوراثية. هاء - المادة الحية D. Lebendiger Stoff ، ... ... قاموس توضيحي للأطباق الطائرة مع ما يعادلها باللغتين الإنجليزية والألمانية

وفقًا لـ VI Vernadsky (1940) ، فإن مجموع الكائنات الحية من نفس النوع (الأنواع مادة حية متجانسة) أو العرق (مادة حية عرقية متجانسة). القاموس الموسوعي البيئي. كيشيناو: الطبعة الرئيسية للسوفييت المولدافي ... ... القاموس البيئي

يعتمد مفهوم المحيط الحيوي على فكرة المادة الحية. يقع أكثر من 90٪ من المواد الحية على الغطاء النباتي الأرضي (98٪ من الكتلة الحيوية للأرض). المادة الحية-أقوى عامل جيوكيميائي وطاقة ، القوة الرائدة لتطور الكواكب. المصدر الرئيسي للنشاط الكيميائي الحيوي للكائنات هو الطاقة الشمسية المستخدمة في عملية التمثيل الضوئي بواسطة النباتات الخضراء وبعض الكائنات الحية الدقيقة لتكوين مادة عضوية. توفر المادة العضوية الغذاء والطاقة للكائنات الأخرى. أدى التمثيل الضوئي إلى تراكم الأكسجين الحر في الغلاف الجوي ، وتشكيل طبقة الأوزون التي تحمي من الأشعة فوق البنفسجية والإشعاع الكوني الصلب ، وتحافظ على التركيب الغازي الحديث للغلاف الجوي. كانت الحياة على الأرض موجودة دائمًا في شكل مجمعات منظمة بشكل معقد من كائنات مختلفة (التكاثر الحيوي). في الوقت نفسه ، تشكل الكائنات الحية وموائلها أنظمة متكاملة - التكاثر الحيوي. توفر التغذية والتنفس والتكاثر للكائنات الحية وعمليات تكوين المواد العضوية وتراكمها واضمحلالها دورانًا مستمرًا للمادة والطاقة. ترتبط هذه الدورة بهجرة ذرات العناصر الكيميائية من خلال المادة الحية. لذا ، فإن كل الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي يدور حول المادة الحية في 2000 عام ، وثاني أكسيد الكربون في 300 عام. يتميز تكوين الكائنات الحية نفسها بمجموعة متنوعة من المركبات العضوية والكيميائية. بفضل المادة الحية ، تشكلت التربة والوقود المعدني العضوي (الخث والفحم وربما الزيت) على هذا الكوكب.

استكشاف عمليات هجرة الذرات في المحيط الحيوي ، V. اقترب Vernadsky من مسألة نشأة (أصل) العناصر الكيميائية في قشرة الأرض ، ثم الحاجة إلى شرح استقرار المركبات التي تتكون منها الكائنات الحية. بتحليل مشكلة الهجرة الذرية ، توصل إلى استنتاج مفاده أنه لا توجد مركبات عضوية في أي مكان مستقلة عن المادة الحية. كتب ف. Vernadsky في عام 1919 ، "سأعني مجموع كل الكائنات الحية ، والنباتات والحيوانات ، بما في ذلك الإنسان."

وبالتالي ، فإن المادة الحية هي مجموع الكائنات الحية في المحيط الحيوي ، معبرًا عنها عدديًا في التركيب الكيميائي الأساسي والكتلة والطاقة. في الثلاثينيات في و. يميز Vernadsky الإنسانية عن الكتلة الكلية للمادة الحية كجزء خاص منها. أصبح فصل الإنسان عن جميع الكائنات الحية ممكنًا لثلاثة أسباب.

أولاً ، الإنسانية ليست منتجًا ، بل مستهلكًا للطاقة الجيوكيميائية. تتطلب مثل هذه الأطروحة مراجعة الوظائف الجيوكيميائية للمادة الحية في المحيط الحيوي. ثانيًا ، الكتلة البشرية ، بناءً على البيانات الديموغرافية ، ليست كمية ثابتة من المادة الحية. وثالثًا ، لا تتميز وظائفها الجيوكيميائية بالكتلة ، بل بنشاط الإنتاج.

إذا لم يبرز شخص ما عن عالم الحيوان الطبيعي ، لكان رقمه حوالي 100 ألف. سيعيش مثل هؤلاء البشر البدائيين في منطقة محدودة ، وسيتحدد تطورهم من خلال العمليات البطيئة التي تحدث نتيجة للتغيرات الجينية السكانية المميزة للانتواع. ومع ذلك ، مع ظهور الإنسان ، كانت هناك قفزة نوعية في تطور الطبيعة على الأرض. هناك كل الأسباب للاعتقاد بأن هذه الخاصية الجديدة مرتبطة بعقل ووعي الإنسان العاقل. وبالتالي ، فإن الاختلاف الرئيسي في النوع لدى الشخص هو عقله ، وبفضل الوعي تطورت البشرية بطريقتها الخاصة. وقد انعكس هذا أيضًا في عملية التكاثر البشري ، نظرًا لأن تكوين أشكال الوعي الناضجة اجتماعيًا يتطلب وقتًا طويلاً - على الأقل 20 عامًا.

ما هي خصائص المادة الحية؟ بادئ ذي بدء ، هذا طاقة حرة ضخمة.أثناء تطور الأنواع ، فإن الهجرة الحيوية للذرات ، أي زادت طاقة المادة الحية للغلاف الحيوي عدة مرات وتستمر في النمو ، لأن المادة الحية تعيد تدوير طاقة الإشعاع الشمسي ، والطاقة الذرية للانحلال الإشعاعي والطاقة الكونية للعناصر المتناثرة القادمة من مجرتنا. المادة الحية لها أيضا ارتفاع معدل التفاعلات الكيميائيةمقارنة بالمادة غير الحية ، حيث تكون العمليات المماثلة أبطأ بآلاف وملايين المرات. على سبيل المثال ، يمكن لبعض اليرقات يوميًا معالجة الطعام 200 مرة أكثر مما تزن نفسها ، ويأكل حلمة واحدة عددًا من اليرقات يوميًا يزن نفسها.

تتميز المادة الحية بـ المركبات الكيميائية المكونة لها. وأهمها البروتينات ، مستقر فقط في الكائنات الحية.بعد الانتهاء من عملية الحياة ، تتحلل المواد العضوية الحية الأصلية إلى مكونات كيميائية.

المادة الحية موجود على الكوكب في شكل تناوب مستمر للأجيال، بفضل ارتباط الجيل الجديد وراثيًا بالمواد الحية في العصور الماضية. هذه هي الوحدة الهيكلية الرئيسية للمحيط الحيوي ، والتي تحدد جميع العمليات الأخرى على سطح قشرة الأرض. تتميز المادة الحية وجود عملية تطورية.يتم تشفير المعلومات الجينية لأي كائن حي في كل خلية من خلاياه. هذه الخلايا مقدر لها في الأصل أن تكون هي نفسها ، باستثناء البويضة ، التي يتطور منها الكائن الحي بأكمله. وبالتالي ، فإن المادة الحية خالدة في الأساس.

في و. لاحظ فيرنادسكي أن المادة الحية لا تنفصل عن المحيط الحيوي ، وهي وظيفتها وفي نفس الوقت "واحدة من أقوى القوى الجيوكيميائية لكوكبنا." تداول المواد V. دعا Vernadsky الدورات البيوجيوكيميائية. توفر هذه الدورات والدورة الدموية أهم وظائف المادة الحية ككل. حدد العالم خمس وظائف من هذا القبيل:

وظيفة الغاز -تتم بواسطة النباتات الخضراء التي تطلق الأكسجين في عملية التمثيل الضوئي ، وكذلك جميع النباتات والحيوانات التي تطلق ثاني أكسيد الكربون نتيجة التنفس ؛

وظيفة التركيز -يتجلى في قدرة الكائنات الحية على تراكم العديد من العناصر الكيميائية في أجسامها (في المقام الأول هو الكربون ، بين معادن الكالسيوم) ؛

وظيفة الأكسدة والاختزال -يعبر عنها في التحولات الكيميائية للمواد في عملية الحياة. نتيجة لذلك ، تتشكل الأملاح والأكاسيد والمواد الجديدة. ترتبط هذه الوظيفة بتكوين خامات الحديد والمنغنيز والحجر الجيري وما إلى ذلك ؛

الوظيفة البيوكيميائية -يُعرَّف بأنه التكاثر والنمو والحركة في فضاء المادة الحية. كل هذا يؤدي إلى دوران العناصر الكيميائية في الطبيعة ، وهجرتها الحيوية ؛

وظيفة النشاط البيوجيوكيميائي البشري -المرتبطة بالهجرة الحيوية للذرات ، والتي تزداد عدة مرات تحت تأثير النشاط الاقتصادي البشري. يطور الإنسان ويستخدم لتلبية احتياجاته عددًا كبيرًا من المواد من قشرة الأرض ، بما في ذلك مثل الفحم والغاز والزيت والجفت والصخر الزيتي والعديد من الخامات. في الوقت نفسه ، يحدث دخول بشري إلى المحيط الحيوي للمواد الغريبة ، وبكميات تتجاوز القيمة المسموح بها. أدى ذلك إلى مواجهة أزمة بين الإنسان والطبيعة. يعتبر السبب الرئيسي للأزمة البيئية الوشيكة هو المفهوم التكنوقراطي ، الذي يعتبر المحيط الحيوي ، من ناحية ، مصدرًا للموارد المادية ، ومن ناحية أخرى ، كمجاري للتخلص من النفايات.

المادة الحية للمحيط الحيوي وخصائصه

كتب V.I.Vernadsky: "لا توجد قوة كيميائية على سطح الأرض تعمل باستمرار ، وبالتالي أكثر قوة في نتائجها النهائية ، من الكائنات الحية مجتمعة."

عقيدة المادة الحية هي إحدى الروابط المركزية في مفهوم المحيط الحيوي. استكشاف عمليات هجرة الذرات في المحيط الحيوي ، V. تناول Vernadsky مسألة نشأة (أصل ، حدوث) العناصر الكيميائية في قشرة الأرض ، وبعد ذلك ، الحاجة إلى شرح استقرار المركبات التي تتكون منها الكائنات الحية. بتحليل مشكلة الهجرة الذرية ، توصل إلى استنتاج مفاده أن "المركبات العضوية المستقلة عن المادة الحية لا توجد في أي مكان". Vernadsky كتب في عام 1919 ، "تحت اسم المادة الحية ، سأعني مجموع كل الكائنات الحية ، والنباتات والحيوانات ، بما في ذلك الإنسان. من وجهة نظر جيوكيميائية ، هذه المجموعة من الكائنات الحية مهمة فقط من خلال كتلة المادة التي تتكون منها ، وتكوينها الكيميائي ، والطاقة المرتبطة بها. من الواضح ، من وجهة النظر هذه فقط أن المادة الحية مهمة للتربة ، نظرًا لأننا نتعامل مع كيمياء التربة ، فنحن نتعامل مع مظهر خاص للعمليات الجيوكيميائية العامة.

وبالتالي ، فإن المادة الحية هي مجموع الكائنات الحية في المحيط الحيوي ، معبرًا عنها عدديًا في التركيب الكيميائي الأساسي والكتلة والطاقة.

أسباب. أولاً ، الإنسانية ليست منتجًا ، بل مستهلكًا للطاقة الجيوكيميائية. تتطلب مثل هذه الأطروحة مراجعة الوظائف الجيوكيميائية للمادة الحية في المحيط الحيوي. ثانيًا ، الكتلة البشرية ، بناءً على البيانات الديموغرافية ، ليست كمية ثابتة من المادة الحية. وثالثًا ، لا تتميز وظائفها الجيوكيميائية بالكتلة ، بل بنشاط الإنتاج. إن طبيعة استيعاب الإنسانية للطاقة الجيوكيميائية يحددها العقل البشري. من ناحية ، يعتبر الإنسان تتويجًا للتطور اللاواعي ، "نتاج" النشاط التلقائي للطبيعة ، ومن ناحية أخرى ، البادئ بمرحلة تطور جديدة وموجهة بشكل معقول من التطور نفسه.

ما هي خصائص المادة الحية؟ بادئ ذي بدء ، هذا طاقة حرة ضخمة . أثناء تطور الأنواع ، فإن الهجرة الحيوية للذرات ، أي زادت طاقة المادة الحية للغلاف الحيوي عدة مرات وتستمر في النمو ، لأن المادة الحية تعيد تدوير طاقة الإشعاع الشمسي ، والطاقة الذرية للانحلال الإشعاعي والطاقة الكونية للعناصر المتناثرة القادمة من مجرتنا. المادة الحية لها أيضا ارتفاع معدل التفاعلات الكيميائية مقارنة بالمادة غير الحية ، حيث تكون العمليات المماثلة أبطأ بآلاف وملايين المرات. على سبيل المثال ، يمكن لبعض اليرقات يوميًا معالجة الطعام 200 مرة أكثر مما تزن نفسها ، ويأكل حلمة واحدة عددًا من اليرقات يوميًا يزن نفسها.

تتميز المادة الحية بـ المركبات الكيميائية التي تتكون منها ، وأهمها البروتينات ، تكون مستقرة فقط في الكائنات الحية . بعد الانتهاء من عملية الحياة ، تتحلل المواد العضوية الحية الأصلية إلى مكونات كيميائية.

توجد المادة الحية على الكوكب في شكل تناوب مستمر للأجيال، وبفضله ، تم تكوينه حديثًا ، وهو مرتبط وراثيًا بالمادة الحية في العصور الماضية. هذه هي الوحدة الهيكلية الرئيسية للمحيط الحيوي ، والتي تحدد جميع العمليات الأخرى على سطح قشرة الأرض. تتميز المادة الحية وجود عملية تطورية . يتم تشفير المعلومات الجينية لأي كائن حي في كل خلية من خلاياه. في الوقت نفسه ، فإن هذه الخلايا مقدر لها في الأصل أن تكون هي نفسها ، باستثناء البويضة ، التي يتطور منها الكائن الحي بأكمله.

لاحظ V.I. Vernadsky أن الكائنات الحية على كوكب الأرض هي القوة الكيميائية الأكثر تأثيرًا وقوة من حيث عواقبها النهائية. وأشار إلى أن المادة الحية لا تنفصل عن المحيط الحيوي ، فهي وظيفتها وفي نفس الوقت "واحدة من أقوى القوى الجيوكيميائية لكوكبنا". دعا VI Vernadsky الدورة الدموية للمواد الفردية الدورات البيوجيوكيميائية. توفر هذه الدورات والدورة الدموية أهم وظائف المادة الحية ككل. حدد العالم خمس وظائف من هذا القبيل.

وظيفة الغاز. يتم تنفيذه بواسطة النباتات الخضراء التي تطلق الأكسجين أثناء عملية التمثيل الضوئي ، وكذلك من قبل جميع النباتات والحيوانات التي تطلق ثاني أكسيد الكربون نتيجة التنفس. هناك أيضًا دورة من النيتروجين مرتبطة بنشاط الكائنات الحية الدقيقة. كتب VI Vernadsky أن جميع الغازات المتكونة في المحيط الحيوي ترتبط ارتباطًا وثيقًا من خلال أصلها بالمواد الحية ، وهي دائمًا حيوية وتتغير بشكل أساسي بطريقة حيوية.

وظيفة التركيز. يتجلى في قدرة الكائنات الحية على تراكم العديد من العناصر الكيميائية في أجسامها (الكربون في المقام الأول ، والكالسيوم بين المعادن). القدرة على تركيز العناصر من المحاليل المخففة هي سمة مميزة للمادة الحية. على سبيل المثال ، تتراكم الكائنات البحرية بنشاط العناصر النزرة والمعادن الثقيلة (الزئبق والرصاص والزرنيخ) والعناصر المشعة.

تميز V.I. Vernadsky:

1. وظائف التركيز من النوع الأول ، عندما تركز المادة الحية من البيئة تلك العناصر الكيميائية الموجودة في جميع الكائنات الحية دون استثناء (H ، C ، N ، O ، Na ، Mg ، Al ، Si ، P ، S ، Cl ، K ، Ca ، Fe).

2. وظائف التركيز من النوع الثاني ، عندما يكون هناك تراكم لعناصر كيميائية غير موجودة في الكائنات الحية ، أو يمكن العثور عليها بكميات قليلة جدًا. على سبيل المثال ، يمكن أن يتراكم الهولوثوريون الفاناديوم. يمكن أن تتراكم ديدان الأرض في أنسجتها الزنك والنحاس والرصاص والكادميوم. الطحالب من جنس Laminaria تتراكم اليود في حد ذاتها.

وظيفة الأكسدة والاختزال. يتم التعبير عنها في التحولات الكيميائية للمواد في عملية النشاط الحيوي للكائنات الحية. نتيجة لذلك ، تتشكل الأملاح والأكاسيد والمواد الجديدة. ترتبط هذه الوظيفة بتكوين خامات الحديد والمنغنيز والحجر الجيري ، إلخ.

وظيفة الكيمياء الحيوية.يتم تعريفه على أنه التكاثر والنمو والحركة في مساحة المادة الحية. كل هذا يؤدي إلى دوران العناصر الكيميائية في الطبيعة ، وهجرتها الحيوية.

خص VI Vernadsky الوظيفة الكيميائية الحيوية الأولى ، والتي ترتبط بالتغذية والتنفس وتكاثر الكائنات الحية ، والوظيفة الكيميائية الحيوية الثانية ، والتي ترتبط بتدمير أجسام الكائنات الحية بعد وفاتها. في هذه الحالة ، يحدث عدد من التحولات البيوكيميائية: جسم حي - bioinert - خامل.

وظيفة النشاط البيوجيوكيميائي البشري. يرتبط بالهجرة الحيوية للذرات ، والتي تزداد عدة مرات تحت تأثير النشاط الاقتصادي للإنسان وعقله. يطور الشخص في سياق نشاطه الاقتصادي ويستخدم لتلبية احتياجاته عددًا كبيرًا من مواد قشرة الأرض ، بما في ذلك. مثل الفحم والغاز والنفط والجفت والصخر الزيتي والعديد من الخامات. في الوقت نفسه ، يحدث الدخول البشري إلى المحيط الحيوي للمواد الغريبة بكميات تتجاوز القيمة المسموح بها. أدى ذلك إلى مواجهة أزمة بين الإنسان والطبيعة. يعتبر السبب الرئيسي للأزمة البيئية الوشيكة هو المفهوم التكنوقراطي ، الذي يعتبر المحيط الحيوي ، من ناحية ، مصدرًا للموارد المادية ، ومن ناحية أخرى ، كمجاري للتخلص من النفايات.

حاليًا ، ينبعث الاقتصاد العالمي سنويًا في الغلاف الجوي

 أكثر من 250 مليون طن من الهباء الجوي الناعم ،

 200 مليون طن من أول أكسيد الكربون ،

 150 مليون طن من ثاني أكسيد الكبريت ،

 120 مليون طن من الرماد ،

 أكثر من 50 مليون طن من الهيدروكربونات ،

2.5 مليار طن (!) من أكاسيد النيتروجين.

إن الدوران الطبيعي للذرات في الغلاف الجوي لا يواكب ببساطة الانبعاثات من صنع الإنسان. فقط بسبب احتراق الفحم في محطات توليد الطاقة ، يدخل الزرنيخ واليورانيوم والكادميوم والبريليوم إلى البيئة بمقدار عشرة أضعاف ، ويزيد الزئبق بآلاف المرات عن دورة الكيمياء الحيوية الطبيعية.

في و. صنف Vernadsky المادة الحية إلى متجانس و غير متجانسة . الأول في نظره هو مادة عامة ومحددة ، وما إلى ذلك ، والثاني يمثله خلائط طبيعية من المواد الحية. هذه غابة ، مستنقع ، سهوب ، أي التكاثر الحيوي. اقترح العالم توصيف المادة الحية على أساس مؤشرات كمية مثل التركيب الكيميائي ، ومتوسط ​​وزن الكائنات الحية ومتوسط ​​معدل استيطان سطح الكرة الأرضية بها.

يعطي Vernadsky متوسط ​​الأرقام لمعدل "نقل الحياة في المحيط الحيوي". يمكن التعبير عن وقت التقاط هذا النوع لكامل سطح كوكبنا في كائنات مختلفة من خلال الأرقام التالية (أيام):

بكتيريا الكوليرا ضمة الكوليرا) 1,25

Infusoria ( Lekconhrys patula) 10.6 (كحد أقصى)

الدياتومات ( Nittschia putrida) 16.8 (كحد أقصى)

العوالق الخضراء 166-183 (متوسط)

الحشرات ( موسكا دومستيكا) 366

أسماك ( بلاتيسا بلوريت) 2159 (كحد أقصى)

نباتات مزدهرة ( Trifolium repens) 4076

طيور (دجاج) 5600-6100

الثدييات: 2800 الفئران

خنزير بري 37600

الفيل الهندي 376000.

توجد الحياة على كوكبنا في أشكال غير خلوية وخلوية.

يتم تمثيل الشكل غير الخلوي للمادة الحية بالفيروسات الخالية من التهيج وتخليق البروتين الخاص بها. تتكون أبسط الفيروسات فقط من غلاف بروتيني وحمض نووي DNA (حمض الديوكسي ريبونوكلييك) أو جزيء RNA (حمض الريبونوكلييك) الذي يشكل جوهر الفيروس. في بعض الأحيان يتم عزل الفيروسات في مملكة خاصة للحياة البرية - فيرا. يمكنهم فقط التكاثر داخل خلايا حية معينة. الفيروسات موجودة في كل مكان بطبيعتها وهي عدو خطير لجميع الكائنات الحية. تستقر في خلايا الكائنات الحية ، وتتسبب في موتهم. تم وصف حوالي 500 فيروس تصيب الفقاريات ذوات الدم الحار وحوالي 300 فيروس تهاجم النباتات العليا. تدين أكثر من نصف الأمراض البشرية بتطورها لأصغر الفيروسات (فهي أصغر 100 مرة من البكتيريا). يكفي أن نذكر بعض الأمراض الرهيبة التي تسببها الفيروسات لإدراك خطر هذه الكائنات الصغيرة. هذه هي شلل الأطفال والجدري والإنفلونزا والتهاب الكبد المعدي والحمى الصفراء وما إلى ذلك.

يتم تمثيل أشكال الحياة الخلوية بدائيات النوى (الكائنات الحية التي لا تحتوي على نواة مرتبطة بغشاء) وحقيقيات النوى (التي تحتوي خلاياها على نوى رسمية). تشمل بدائيات النوى بكتيريا مختلفة. حقيقيات النوى هي جميع الحيوانات والنباتات العليا ، وكذلك الطحالب أحادية الخلية ومتعددة الخلايا والفطريات والأوليات.

خصائص المادة الحية.

المادة الحية ، المفهوم.

المحاضرة 3. المادة الحية للكوكب.

يقول تعاليم VI Vernadsky أن المادة الحية (مجموع الكائنات الحية) تحدد وتخضع كلياعمليات الكواكب الأخرى. إذا تم توزيعها بالتساوي على سطح الأرض ، فإن الكائنات الحية تشكل فيلمًا بسمك 5 مم. لكن ، مع ذلك ، فإن دورهم كبير. مكان مهم تحتلها المادة الحية الخضراء للنباتات ، لأن. إنها ذاتية التغذية وقادرة على تجميع الطاقة الشمسية وتحويلها إلى طاقة الروابط الكيميائية للمركبات العضوية.

تقوم الكائنات الحية بتحويل الطاقة المشعة الكونية إلى طاقة كيميائية أرضية وتخلق مجموعة متنوعة لا نهاية لها من عالمنا. من خلال التنفس والتغذية والتمثيل الغذائي والموت والتعفن ، والتي استمرت لمئات الملايين من السنين ، فإنها تؤدي إلى عملية كوكبية هائلة - هجرة العناصر الكيميائية ،أو دورتهم.

المادة الحية ، وفقًا لنظرية Vernadsky ، هي عامل بيوجيوكيميائي على نطاق كوكبي ، تحت تأثير كل من المجال اللاأحيائي المحيط والكائنات الحية نفسها. طبقات الحجر الجيري ورواسب الفحم وخامات الحديد - كل هذا مظهر من مظاهر نشاط قوة الحياة.

المادة الحية ، على الرغم من تنوعها الهائل ، متحدة في أساسها الذري. تحدث الهجرة الذرية ليس فقط بين الكائنات الحية نفسها ، ولكن أيضًا من الكائن الحي إلى البيئة والعكس صحيح. لم يكن هذا ليحدث إذا لم يكن التركيب الكيميائي للكائنات قريبًا من التركيب الكيميائي لقشرة الأرض. ويتم تحديد التركيب الكيميائي للأخير ليس فقط لأسباب جيولوجية ، ولكن أيضًا من خلال قوانين ذات طبيعة كونية (على سبيل المثال ، بنية الذرات). لذلك ، وفقًا لفيرنادسكي ، الحياة هي عملية كونية. تهيمن العناصر الخفيفة من الجدول الدوري على الكائنات الحية: H ، C ، N ، O ، Na ، Mg ، P ، S ، K ، Ca ، إلخ.

تم إدخال مصطلح "المادة الحية" في الأدب بواسطة V. I. Vernadsky. تحتها ، فهم مجمل جميع الكائنات الحية ، معبراً عنها من خلال الكتلة والطاقة والتركيب الكيميائي.

وفقًا لفيرنادسكي ، تتكون المادة الحية من سبعة أجزاء متنوعة ولكنها مترابطة جيولوجيًا: المادة الحية. مادة حيوية مادة خاملة مادة خاملة بيولوجيا مادة مشعة ذرات متناثرة مسألة أصل كوني. داخل المحيط الحيوي ، توجد إما المادة الحية أو آثار نشاطها البيوجيوكيميائي في كل مكان. يتم إنشاء غازات الغلاف الجوي (الأكسجين والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون) والمياه الطبيعية وكذلك كاوستوبيوليت (الزيوت ، الفحم) ، الحجر الجيري والطين ومشتقاتها المتحولة (الألواح ، الرخام ، الجرانيت ، إلخ) بشكل أساسي بواسطة المادة الحية من كوكب. طبقات القشرة الأرضية ، الخالية حاليًا من المواد الحية ، ولكن تم معالجتها بواسطته في الماضي الجيولوجي ، أشار فيرنادسكي إلى منطقة "الغلاف الحيوي السابق". المحيط الحيوي عبارة عن فسيفساء من حيث التركيب والتكوين ، مما يعكس عدم التجانس الجيوكيميائي والجيوفيزيائي لوجه الأرض (المحيطات والبحيرات والجبال والوديان والسهول وما إلى ذلك) والتوزيع غير المتكافئ للمواد الحية على الكوكب في كل من العصور الماضية و في زماننا. يقتصر الحد الأقصى من محتوى المادة الحية للغلاف المائي على المياه الضحلة ، والحد الأدنى - في مناطق المياه العميقة (السحيقة) ؛ على الأرض ، يتجلى هذا التفاوت في فسيفساء من غطاء التكاثر الحيوي (الغابات والمستنقعات والسهوب والصحاري وما إلى ذلك) مع الحد الأدنى من كثافة المواد الحية في الجبال العالية والصحاري والمناطق القطبية.

المواد ذات الطبيعة غير الحية خاملة (على سبيل المثال ، المعادن). في الطبيعة ، بالإضافة إلى ذلك ، يتم تمثيل المواد الحيوية على نطاق واسع ، ويتم تحديد تكوينها وتكوينها من خلال المكونات الحية والخاملة (على سبيل المثال ، التربة والمياه).

المادة الحية- أساس المحيط الحيوي ، على الرغم من أنه جزء صغير للغاية منه. إذا تم عزلها في شكلها النقي وتوزيعها بالتساوي على سطح الأرض ، فستكون طبقة حوالي 2 سم أو جزء صغير للغاية من حجم المحيط الحيوي بأكمله ، ويقاس سمكها بعشرات كيلومترات. ما سبب هذا النشاط الكيميائي العالي والدور الجيولوجي للمادة الحية؟

بادئ ذي بدء ، هذا يرجع إلى حقيقة أن الكائنات الحية ، بفضل المحفزات البيولوجية (الإنزيمات) ، تؤدي ، على حد تعبير الأكاديمي L. S. Berg ، شيئًا لا يصدق من وجهة نظر فيزيائية كيميائية. على سبيل المثال ، يمكنهم تثبيت النيتروجين الجزيئي للغلاف الجوي في أجسامهم عند قيم درجة الحرارة والضغط المعتادة للبيئة الطبيعية. في ظل الظروف الصناعية ، يتطلب ارتباط النيتروجين الجوي بالأمونيا درجة حرارة تبلغ حوالي 500 درجة مئوية وضغطًا يتراوح من 300 إلى 500 ضغط جوي.

في الكائنات الحية ، تزداد معدلات التفاعلات الكيميائية في عملية التمثيل الغذائي بترتيب أو عدة مرات من حيث الحجم. Vernadsky ، فيما يتعلق بهذا ، دعا المادة الحية المادة النشطة للغاية.

أحد الروابط المركزية في مفهوم المحيط الحيوي هو عقيدة المادة الحية. من خلال التحقيق في عمليات هجرة الذرات في المحيط الحيوي ، تناول V. I. Vernadsky مسألة نشأة (أصل ، حدوث) العناصر الكيميائية في قشرة الأرض ، وبعد ذلك ، الحاجة إلى شرح استقرار المركبات التي تتكون منها الكائنات الحية. بتحليل مشكلة الهجرة الذرية ، توصل إلى استنتاج مفاده أن "المركبات العضوية المستقلة عن المادة الحية لا توجد في أي مكان". في وقت لاحق ، صاغ مفهوم "المادة الحية": "المادة الحية للمحيط الحيوي هي مجموع كائناته الحية ... سأسمي مجموع الكائنات الحية ، مخفضًا إلى وزنها ، التركيب الكيميائي والطاقة ، المادة الحية. " الغرض الرئيسي من المادة الحية وسمتها المتكاملة هو تراكم الطاقة الحرة في المحيط الحيوي. يتم إنتاج الطاقة الجيوكيميائية المعتادة للمادة الحية بشكل أساسي من خلال التكاثر.

تعود جذور الأفكار العلمية لـ V. I. يحاول فهم دور ومهام الإنسان في التطور العام للأرض. من خلال جهودهم ، بدأ الإنسان في تقدمه إلى ذروة التطور الطبيعي للأحياء ، محتلاً تدريجياً المكانة البيئية التي تخصصها له الطبيعة.

في الثلاثينيات ، خص في.أ. فيرنادسكي الإنسانية كجزء خاص من الكتلة الكلية للمادة الحية. أصبح فصل الإنسان عن جميع الكائنات الحية ممكنًا لثلاثة أسباب. أولاً ، الإنسانية ليست منتجًا ، بل مستهلكًا للطاقة الجيوكيميائية. تتطلب مثل هذه الأطروحة مراجعة الوظائف الجيوكيميائية للمادة الحية في المحيط الحيوي. ثانيًا ، الكتلة البشرية ، بناءً على البيانات الديموغرافية ، ليست كمية ثابتة من المادة الحية. وثالثًا ، لا تتميز وظائفها الجيوكيميائية بالكتلة ، بل بنشاط الإنتاج. إن طبيعة استيعاب الإنسانية للطاقة الجيوكيميائية يحددها العقل البشري. من ناحية ، يعد الإنسان ذروة التطور اللاواعي ، "نتاج" النشاط التلقائي للطبيعة ، ومن ناحية أخرى ، البادئ بمرحلة تطور جديدة وموجهة بشكل معقول من التطور نفسه.

ما هي خصائص المادة الحية؟بادئ ذي بدء ، إنها طاقة حرة ضخمة. في سياق تطور الأنواع ، زادت الهجرة الحيوية للذرات ، أي طاقة المادة الحية للمحيط الحيوي ، عدة مرات وتستمر في النمو ، لأن المادة الحية تعيد تدوير طاقة الإشعاع الشمسي ، الذري. طاقة الاضمحلال الإشعاعي ، والطاقة الكونية للعناصر المتناثرة القادمة من مجرتنا. تتميز المادة الحية أيضًا بمعدل مرتفع من التفاعلات الكيميائية مقارنة بالمادة غير الحية ، حيث تكون العمليات المماثلة أبطأ بآلاف وملايين المرات. على سبيل المثال ، يمكن لبعض اليرقات أن تعالج الطعام 200 مرة أكثر مما تزن نفسها في اليوم ، ويأكل حلمة واحدة عددًا من اليرقات في اليوم يعادل وزنها.

من خصائص المادة الحية أن المركبات الكيميائية التي تتكون منها ، وأهمها البروتينات ، تكون ثابتة فقط في الكائنات الحية. بعد الانتهاء من عملية الحياة ، تتحلل المواد العضوية الحية الأصلية إلى مكونات كيميائية. توجد المادة الحية على الكوكب في شكل تناوب مستمر للأجيال ، ويرجع السبب في ذلك إلى أن المتكون حديثًا مرتبط وراثيًا بالمادة الحية في العصور الماضية. هذه هي الوحدة الهيكلية الرئيسية للمحيط الحيوي ، والتي تحدد جميع العمليات الأخرى على سطح قشرة الأرض. تتميز المادة الحية بوجود عملية تطورية. يتم تشفير المعلومات الجينية لأي كائن حي في كل خلية من خلاياه. صنف V. I. Vernadsky المادة الحية إلى متجانسو غير متجانسة.الأول في نظره هو مادة عامة ومحددة ، وما إلى ذلك ، والثاني يمثله خلائط طبيعية من المواد الحية. هذه غابة ، مستنقع ، سهوب ، أي تكاثر حيوي. اقترح العالم توصيف المادة الحية على أساس مؤشرات كمية مثل التركيب الكيميائي ، ومتوسط ​​وزن الكائنات الحية ومتوسط ​​معدل استيطان سطح الكرة الأرضية بها.

يستشهد V. I. Vernadsky بمتوسط ​​الأرقام لمعدل "نقل الحياة في المحيط الحيوي". يمكن التعبير عن وقت التقاط هذا النوع لكامل سطح كوكبنا في كائنات مختلفة من خلال الأرقام التالية (أيام):

بكتيريا الكوليرا 1.25

Infusoria 10.6 (كحد أقصى)

الدياتومات 16.8 (كحد أقصى)

أخضر 166-183 (متوسط)

العوالق

حشرات 366

الحوت 2159 (الحد الأقصى)

4076

طيور (دجاج) 5600-6100

الثدييات:

خنزير بري 37600

الفيل الهندي 376000

توجد الحياة على كوكبنا في أشكال غير خلوية وخلوية.

شكل غير خلوي يتم تمثيل المادة الحية بالفيروسات الخالية من التهيج وتكوين البروتين الخاص بها. تتكون أبسط الفيروسات فقط من غلاف بروتيني وجزيء DNA أو RNA الذي يشكل جوهر الفيروس. في بعض الأحيان يتم عزل الفيروسات في مملكة خاصة للحياة البرية - فيرا. يمكنهم فقط التكاثر داخل خلايا حية معينة. الفيروسات موجودة في كل مكان بطبيعتها وتشكل تهديدًا لجميع الكائنات الحية. تستقر في خلايا الكائنات الحية ، وتتسبب في موتهم. تم وصف حوالي 500 فيروس تصيب الفقاريات ذوات الدم الحار وحوالي 300 فيروس تدمر النباتات العليا. تدين أكثر من نصف الأمراض البشرية بتطورها لأصغر الفيروسات (فهي أصغر 100 مرة من البكتيريا). هذه هي شلل الأطفال والجدري والإنفلونزا والتهاب الكبد المعدي والحمى الصفراء وما إلى ذلك.

أشكال الخلية تمثل الحياة بدائيات النوى وحقيقيات النوى. تشمل بدائيات النوى بكتيريا مختلفة. حقيقيات النوى هي جميع الحيوانات والنباتات العليا ، وكذلك الطحالب أحادية الخلية ومتعددة الخلايا والفطريات والأوليات.