Какво е жива материя в дефиницията на биологията. Тип, неговите критерии и екологични характеристики

Жива материя - живи организми, които обитават нашата планета.

Масата на живата материя е само 0,01% от масата на цялата биосфера. въпреки това, жива материябиосферата е основният му компонент.

Най-голямата концентрация на живот в биосферата се наблюдава на границите на контакта земни черупки: атмосфера и литосфера (земна повърхност), атмосфера и хидросфера (океанска повърхност), и особено на границите на трите обвивки – атмосфера, хидросфера и литосфера (крайбрежни зони). Това са местата, където V.I. Вернадски нарича "филми на живота". Нагоре и надолу от тези повърхности концентрацията на жива материя намалява.

Основните уникални характеристики на живата материя включват следното:

1. Възможността за бързо заемане (овладяване) на цялото свободно пространство.Това свойство е свързано както с интензивното размножаване, така и със способността на организмите да увеличават интензивно повърхността на телата си или съобществата, които образуват.

2. Движението е не само пасивно, но и активно,тоест не само под въздействието на гравитацията, гравитационни силии т.н., но и срещу водния поток, гравитацията, движението въздушни теченияи т.н.

3. Устойчивост по време на живота и бързо разлагане след смъртта(включване в циркулацията на веществата). Благодарение на саморегулацията живите организми са в състояние да поддържат постоянна химичен състави условия вътрешна среда, въпреки значителни промениусловия външна среда. След смъртта тази способност се губи и органичните останки се унищожават много бързо. Получените органични и неорганични веществаса включени в цикъла.

4. Висока адаптивност (адаптация)да се различни условияи в тази връзка развитието не само на всички среди на живот (водна, земно-въздушна, почвена, организмова), но и условия, които са изключително трудни по отношение на физикохимичните параметри (микроорганизмите се намират в термални изворис температури до 140°C, във води ядрени реактори, в среда без кислород).

5. Феноменално бързи реакции.Той е с няколко порядъка по-голям, отколкото в неживата материя.

6. Висока скорост на обновяване на живата материя.Само малка част от живата материя (фракции от процента) се запазва под формата на органични остатъци, докато останалата част постоянно се включва в процесите на цикъла.

Всички изброени свойства на живата материя се определят от концентрацията на големи запаси от енергия в нея.

Разграничават се следните основни геохимични функции на живата материя:

1. Енергия (биохимична)- залепване и съхранение слънчева енергияв органичната материя и последващо разсейване на енергия по време на консумация и минерализация органична материя. Тази функция е свързана с храненето, дишането, размножаването и други жизненоважни процеси на организмите.

2. Газ- способността на живите организми да променят и поддържат определен газов съставсреда и атмосфера като цяло. ОТ газова функциясвързват два критични периода (точки) в развитието на биосферата. Първият от тях се отнася до времето, когато съдържанието на кислород в атмосферата достигна около 1% от съвременно ниво. Това доведе до появата на първите аеробни организми (способни да живеят само в среда, съдържаща кислород). Второ повратна точкасвързано с времето, когато концентрацията на кислород достигне приблизително 10% от настоящата. Това създава условия за синтез на озон и образуване на озонов слой в горните слоеве на атмосферата, което позволява на организмите да развиват сушата.

3. концентрация- "улавяне" от околната среда от живи организми и натрупване на биогенни атоми в тях химически елементи. Концентрационната способност на живата материя увеличава съдържанието на атоми на химични елементи в организмите в сравнение с околен святс няколко порядъка. Резултатът от концентрационната дейност на живата материя е образуването на залежи от изкопаеми горива, варовик, рудни находища и др.

4. Окислително- редуциране - окисление и редукция различни веществавключващи живи организми. Под въздействието на живите организми има интензивна миграция на атоми на елементи с променлива валентност(Fe, Mn, S, P, N и др.), създават се техните нови съединения, отлагат се сулфиди и минерална сяра, образува се сероводород

5. разрушителен- унищожаване от организми и продукти от тяхната жизнена дейност както на остатъците от органична материя, така и инертни вещества. Повечето съществена роляв тази връзка действат редуктори (деструктори) - сапрофитни гъби и бактерии.

6. транспорт- пренос на материя и енергия активна формадвижения на организмите.

7. Средообразуващи- трансформация на физични и химични параметри на средата. Резултатът от функцията за формиране на среда е цялата биосфера и почвата като едно от местообитанията и повече локални структури.

8. Разпръскване- функция противоположна на концентрацията - дисперсия на веществата в околната среда. Например разпръскването на материята по време на отделянето на екскременти от организмите, смяната на кориците и др.

9. Информационен- натрупването на определена информация от живите организми, фиксирането й в наследствени структури и предаването й на следващите поколения. Това е едно от проявленията на адаптивните механизми.

10. Биогеохимична човешка дейност- трансформация и движение на веществата на биосферата като резултат човешка дейностза битови и битови нужди. Например използването на въглеродни концентратори - нефт, въглища, газ.

Следователно биосферата е комплекс динамична система, осъществяващи улавяне, натрупване и пренос на енергия чрез обмен на вещества между живата материя и околната среда.

Една от централните връзки в концепцията за биосферата е учението за живата материя. Изследвайки процесите на миграция на атомите в биосферата, V. I. Vernadsky се доближи до въпроса за генезиса (произхода, появата) на химическите елементи в земната кора и след това необходимостта да се обясни стабилността на съединенията, които изграждат организмите. Анализирайки проблема с атомната миграция, той стигна до извода, че „никъде не съществува органични съединениянезависимо от живата материя. По-късно той формулира понятието „жива материя“: „Живата материя на биосферата е съвкупността от нейните живи организми ... Ще нарека съвкупността от организми, намалена до тяхното тегло, химичен състав и енергия, жива материя. ” Основната цел на живата материя и неин неразделен атрибут е натрупването безплатна енергияв биосферата. Обичайната геохимична енергия на живата материя се произвежда предимно чрез възпроизвеждане.

Научните идеи на В. И. Вернадски за живата материя, за космическата същност на живота, за биосферата и прехода й към ново качество - ноосферата, имат своите корени в 19-ти и началото на 20-ти век, когато философи и естествени учени правят първите опити за осмисляне на ролята и задачите на човека в общата еволюция на земята. Именно благодарение на техните усилия човекът започва напредъка си към висините на естествената еволюция на живите, като постепенно заема екологичната ниша, отредена му от природата.

През 30-те години на миналия век В. И. Вернадски отделя човечеството като специална част от общата маса на живата материя. Това отделяне на човека от всичко живо стана възможно поради три причини. Първо, човечеството не е производител, а консуматор на биогеохимична енергия. Подобна теза изисква преразглеждане на геохимичните функции на живата материя в биосферата. Второ, масата на човечеството, въз основа на демографските данни, не е постоянно количество жива материя. И трето, неговите геохимични функции се характеризират не с маса, а с производствена активност. Характерът на усвояването на биогеохимичната енергия от човечеството се определя от човешкия ум. От една страна, човекът е кулминацията на несъзнателната еволюция, „продуктът” на спонтанната дейност на природата, а от друга страна, инициаторът на нов, разумно насочен етап на самата еволюция.

Какво характеристикиприсъщи на живата материя?На първо място, това е огромна свободна енергия. В процеса на еволюцията на видовете биогенната миграция на атомите, т.е. енергията на живата материя на биосферата, се е увеличила многократно и продължава да расте, тъй като живата материя преработва енергията на слънчевата радиация, атомна енергиярадиоактивен разпад и космическа енергия на разпръснати елементи, идващи от нашата Галактика. Живата материя също се характеризира с висока скорост на химични реакции в сравнение с неживата материя, където подобни процеси протичат хиляди и милиони пъти по-бавно. Например, някои гъсеници могат да преработват храна 200 пъти повече, отколкото тежат на ден, а един синигер изяжда толкова гъсеници на ден, колкото тежи самият той.

Характерно за живата материя е, че изграждащите я химични съединения, най-важните от които са протеините, са устойчиви само в живите организми. След завършване на жизнения процес, първоначалните живи органични вещества се разлагат до химически съставки. Живата материя съществува на планетата под формата на непрекъснато редуване на поколения, поради което новообразуваната е генетично свързана с живата материя от минали епохи. Това е основната структурна единица на биосферата, която определя всички други процеси на повърхността на земната кора. Живата материя се характеризира с наличието на еволюционен процес. Генетичната информация на всеки организъм е криптирана във всяка негова клетка. В. И. Вернадски класифицира живата материя на хомогенени разнородни.Първото според него е родово, специфично вещество и т.н., а второто е представено от естествени смеси от живи вещества. Това е гора, блато, степ, тоест биоценоза. Ученият предлага да се характеризира живата материя въз основа на такива количествени показатели като химичния състав, средното тегло на организмите и средната скорост на утаяване на повърхността от тях. Глобусът.

В. И. Вернадски цитира средни цифри за скоростта на „пренасяне на живота в биосферата“. Времето на улавяне от този вид на цялата повърхност на нашата планета в различни организми може да се изрази със следните числа (дни):

холерни бактерии 1.25

Инфузория 10.6 (максимум)

Диатомеи 16,8 (максимум)

Зелено 166-183 (средно)

планктон

Насекоми 366

Риби 2159 (максимум)

Цъфтящи растения 4076

Птици (пилета) 5600-6100

Бозайници:

диво прасе 37600

индийски слон 376000

Животът на нашата планета съществува в неклетъчни и клетъчни форми.

неклетъчна форма живата материя е представена от вируси, които са лишени от раздразнителност и собствен протеинов синтез. Най-простите вируси се състоят само от протеинова обвивка и ДНК или РНК молекула, която съставлява ядрото на вируса. Понякога вирусите се изолират в специално царство на дивата природа - Vira. Те могат да се възпроизвеждат само в определени живи клетки. Вирусите са повсеместно разпространени в природата и са заплаха за всички живи същества. Установявайки се в клетките на живите организми, те причиняват тяхната смърт. Описани са около 500 вируса, които заразяват топлокръвните гръбначни и около 300 вируса, които унищожават висшите растения. Повече от половината човешки заболявания дължат развитието си на най-малките вируси (те са 100 пъти по-малки от бактериите). Това са полиомиелит, едра шарка, грип, инфекциозен хепатит, жълта треска и др.

Клетъчни форми животът е представен от прокариоти и еукариоти. Прокариотите включват различни бактерии. Еукариоти са всички висши животни и растения, както и едноклетъчни и многоклетъчни водорасли, гъби и протозои.

Основната идея на V.I. Вернадски се заключава в това, че висшата фаза от развитието на материята на Земята - животът - определя и подчинява други планетарни процеси. По този повод той написа, че без преувеличение може да се каже, че химическо състояниевъншната кора на нашата планета, биосферата, е изцяло под влиянието на живота и се определя от живите организми.

Ако всички живи организми са равномерно разпределени по повърхността на Земята, те образуват филм с дебелина 5 мм. Въпреки това ролята на живата материя в историята на Земята е не по-малка от ролята на геоложки процеси. Цялата маса на живата материя, която е била на Земята например от 1 милиард години, вече надвишава масата земната кора.

Количествената характеристика на живата материя е общото количество биомаса. В И. Вернадски, след като извърши анализи и изчисления, стигна до извода, че количеството биомаса е от 1000 до 10 000 трилиона тона. повърхността на листата на дърветата, стъблата на тревата и зелените водорасли дава числа от съвсем различен порядък - в различните периоди на годината варира от 0,86 до 4,20% от повърхността на Слънцето, което обяснява голямата обща енергия на биосфера. AT последните годиниподобни изчисления с помощта на най-новото оборудване бяха извършени от красноярския биофизик И. Гителзон и потвърдиха реда на числата преди повече от половин век, определен от В.И. Вернадски.

Значително място в творчеството на V.I. Вернадски за биосферата, приписана на зелената жива материя на растенията, тъй като само тя е автотрофна и може да се натрупва лъчиста енергияСлънце, образувайки с негова помощ първични органични съединения.

Значителна част от енергията на живата материя отива за образуването на нови вадозни (неизвестни извън нея) минерали в биосферата, а част се погребва под формата на органична материя, като в крайна сметка се образуват отлагания от кафяво и черни въглища, нефтени шисти, нефт и газ. „Имаме работа тук“, пише V.I. Вернадски, - с нов процес, с бавно проникване в планетата на лъчистата енергия на Слънцето, достигнала повърхността на Земята. По този начин живата материя променя биосферата и земната кора. Той непрекъснато оставя в него част от химичните елементи, които са преминали през него, създавайки огромни дебелини от неизвестни, в допълнение към него, водни минерали или прониквайки в инертната материя на биосферата с най-фин прах от нейните остатъци.

Според учения земната кора е предимно останки от някогашни биосфери. Дори неговият гранитно-гнайсов слой се е образувал в резултат на метаморфизъм и претопяване на скали, възникнали някога под въздействието на жива материя. Само базалти и други основни магмени скалитой смята дълбоки и по своя генезис несвързани с биосферата.

В учението за биосферата понятието "жива материя" е основно. Живите организми трансформират космическата лъчиста енергия в земна, химическа и създават безкрайно разнообразие от нашия свят. Със своя дъх, хранене, метаболизъм, смърт и разлагане, продължаващи стотици милиони години, непрекъснатата смяна на поколенията, те пораждат най-грандиозния планетарен процес, който съществува само в биосферата - миграцията на химичните елементи.

Живата материя, според теорията на В. И. Вернадски, е биогеохимичен фактор в планетарен мащаб, под влиянието на който се трансформира като среда абиотична средакакто и живи организми. В цялото пространство на биосферата има непрекъснато движение на молекули, генерирани от живота. живот решителновлияе върху разпространението, миграцията и дисперсията на химичните елементи, определяйки съдбата на азот, калий, калций, кислород, магнезий, стронций, въглерод, фосфор, сяра и други елементи.

Епохите на развитие на живота: протерозой, палеозой, мезозой, кайнозой отразяват не само формите на живот на Земята, но и нейната геоложка история, планетарна съдба. биосфера вернадски биогенен жив

В учението за биосферата органичната материя заедно с енергията радиоактивно разпаданесе счита за носител на свободна енергия. Животът, от друга страна, се разглежда не като механична сума от индивиди или видове, а като по същество единичен процес, който обхваща цялото вещество на горния слой на планетата.

Живата материя се е променяла през всички геоложки епохи и периоди. Следователно, както отбелязва V.I. Вернадски, съвременната жива материя е генетично свързана с живата материя от всички минали геоложки епохи. В същото време в рамките на значителни геоложки периоди от време количеството на живата материя не подлежи на забележими промени. Тази закономерност е формулирана от учения като постоянно количество жива материя в биосферата (за даден геоложки период).

Живата материя изпълнява следните биогеохимични функции в биосферата: газова – поглъща и отделя газове; редокс - окислява, например, въглехидратите до въглероден двуокиси го възстановява до въглехидрати; концентрация - концентраторните организми натрупват в телата и скелета си азот, фосфор, силиций, калций, магнезий. В резултат на изпълнението на тези функции се създава живото вещество на биосферата от минералната основа естествени водии почвата, тя е създадена в миналото и поддържа атмосферата в състояние на равновесие.

С участието на живата материя протича процесът на изветряне и скалиучастват в геохимични процеси.

Газовите и редокс функциите на живата материя са тясно свързани с процесите на фотосинтеза и дишане. В резултат на биосинтеза на органични вещества от автотрофни организми се извлича от древна атмосфера голяма сумавъглероден двуокис. С увеличаването на биомасата на зелените растения газовият състав на атмосферата се променя - съдържанието на въглероден диоксид намалява и концентрацията на кислород се увеличава. Целият кислород в атмосферата се образува в резултат на жизнените процеси на автотрофните организми. Живата материя е променила качествено газовия състав на атмосферата - геоложката обвивка на Земята. От своя страна кислородът се използва от организмите за процеса на дишане, в резултат на което въглеродният диоксид отново се отделя в атмосферата.

Така живите организми, създадени в миналото, поддържат атмосферата на нашата планета в продължение на милиони години. Увеличаването на концентрацията на кислород в атмосферата на планетата повлия на скоростта и интензивността на редокс реакциите в литосферата.

Много микроорганизми участват пряко в окисляването на желязото, което води до образуването на седиментни желязна руда, или до редукция на сулфатите с образуването на биогенни серни отлагания. Въпреки факта, че съставът на живите организми включва едни и същи химични елементи, чиито съединения образуват атмосферата, хидросферата и литосферата, организмите не повтарят напълно химичния състав на околната среда.

Живата материя, активно изпълнявайки концентрационната функция, избира от околната среда онези химически елементи и в такова количество, от което се нуждае. Благодарение на изпълнението на концентрационната функция, живите организми са създали много седиментни скали, например находища на креда и варовик.

Жива материя - живи организми, които обитават нашата планета.

Масата на живата материя е само 0,01% от масата на цялата биосфера. Въпреки това живата материя на биосферата е нейният основен компонент.

Признаци (свойства) на живата материя, които я отличават от неживата:

Определен химичен състав. Живите организми се състоят от същите химически елементи като обектите на неживата природа, но съотношението на тези елементи е различно. Основните елементи на живите същества са C, O, N и H.

Клетъчна структура.Всички живи организми, с изключение на вирусите, имат клетъчна структура.

Метаболизъм и енергийна зависимост.Живите организми са отворени системи, те зависят от получаването на вещества и енергия от външната среда.

Саморегулация (хомеостаза).Живите организми имат способността да поддържат хомеостаза - постоянството на своя химичен състав и интензивността на метаболитните процеси.

раздразнителност.Живите организми показват раздразнителност, тоест способността да реагират на определени външни влияния специфични реакции.

Наследственост.Живите организми са в състояние да предават признаци и свойства от поколение на поколение с помощта на носители на информация - ДНК и РНК молекули.

7. Променливост.Живите организми са способни да придобиват нови характеристики и свойства.
8. Самовъзпроизвеждане (възпроизвеждане).Живите организми са способни да се възпроизвеждат - да възпроизвеждат себеподобните си.
9. Индивидуално развитие (онтогенеза).Всеки индивид се характеризира с онтогенеза - индивидуалното развитие на организма от раждането до края на живота (смърт или ново разделяне). Развитието е придружено от растеж.
10. еволюционно развитие(филогенеза).Живата материя като цяло се характеризира с филогенеза - историческото развитие на живота на Земята от момента на появата му до наши дни.

Адаптации.Живите организми са в състояние да се адаптират, тоест да се адаптират към условията на околната среда.

ритъм.Живите организми показват ритъма на жизнената активност (дневен, сезонен и др.).

Почтеност и дискретност. От една страна всички жива материяхолистичен, организиран по определен начин, подчинен на общи закономерности; от друга страна, всяка биологична система се състои от отделни, макар и взаимосвързани елементи.

Йерархия.Започвайки от биополимери (протеини и нуклеинови киселини) и завършвайки с биосферата като цяло, всички живи същества са в определено подчинение. Функционирането на биологични системи на по-малко сложно ниво прави възможно съществуването на по-сложно ниво.

Светът на живите организми в заобикалящата ни биосфера е комбинация от различни биологични системи с различен структурен ред и различни организационни позиции.

Йерархичният характер на организацията на живата материя ни позволява условно да я разделим на няколко нива.

Нивото на организация на живата материя -това е функционално място на биологичната структура с определена степен на сложност в общата йерархия на живите.

В момента има 9 нива на организация на живата материя:

Молекулярна(на това ниво функционирането на биологично активни големи молекули, като протеини, нуклеинова киселинаи т.н.);

субклетъчен(супрамолекулен). На това ниво живата материя е организирана в органели: хромозоми, клетъчната мембранаи други субклетъчни структури.

Клетъчен. На това ниво живата материя е представена от клетки. Клетката е елементарен структурен и функционална единицажив.

Органна тъкан. На това ниво живата материя е организирана в тъкани и органи. Тъкан - съвкупност от клетки, сходни по структура и функция, както и междуклетъчни вещества, свързани с тях. Органът е част от многоклетъчен организъм, която изпълнява определена функция или функции.

Организмен (онтогенетичен).На това ниво, характеризиращо се с всичките му характеристики.

Популация-вид.На това ниво живата материя е същата като вида. Видът е съвкупност от индивиди (популации от индивиди), способни да се кръстосват с образуването на плодородно потомство и заемат определена територия (ареал) в природата.

Биоценотичен.На това ниво живата материя образува биоценози. Биоценоза - съвкупността от населението различни видовеживеещи в определен район.

Биогеоценотичен. На това ниво се образува живата материя
биогеоценози. Биогеоценоза - набор от биоценоза и абиотични факториместообитание (климат, почва).

Биосферен.На това ниво живата материя образува биосферата. Биосферата е обвивката на Земята, трансформирана от дейността на живите организми.

Химичният състав на живите организми може да бъде изразен в две форми: атомна и молекулярна. Атомен (елементен) съставхарактеризира съотношението на атомите на елементите, включени в живите организми. Молекулен (веществен) съставотразява съотношението на молекулите на веществата.

Според относителното съдържание на елементите, които изграждат живите организми, е прието да се разделят на три групи:

Макронутриенти- O, C, H, N (общо около 98-99%, техните
също наричан основен), Ca, K, Si, Mg, P, S, Na, Cl, Fe (около 1-2% общо). Макронутриентите съставляват основната маса процентен съставживи организми.

Микроелементи - Mn, Co, Zn, Cu, B, I, F и др. Общото им съдържание в живата материя е около 0,1%

Ултрамикроелементи- Se, U, Hg, Ra, Au, Ag и др. Съдържанието им в живата материя е много малко (под 0,01%) и физиологичната роля на повечето от тях не е разкрита.

Химически елементи, които са съставът на живите организми и в същото време изпълняват биологични функции, са наречени биогенен.Дори онези от тях, които се съдържат в клетките в нищожни количества, не могат да бъдат заменени с нищо и са абсолютно необходими за живота.

Химичните елементи са част от клетките под формата на йони и молекули на неорганични и органични вещества. Най-важните неорганични вещества в клетката са водата и минералните соли, най-важните органични вещества са въглехидратите, липидите, протеините и нуклеиновите киселини.

Въглехидрати- органични съединения, съдържащи въглерод, водород и кислород. Делят се на прости (монозахариди) и сложни (полизахариди). Въглехидратите са основният източник на енергия за всички форми на клетъчна активност. Те участват в изграждането на здрави растителни тъкани (по-специално целулоза) и играят ролята на резервни хранителни вещества в организмите. Въглехидратите са основният продукт на фотосинтезата в зелените растения.

Липиди- Това са подобни на мазнини вещества, които са слабо разтворими във вода (състоят се от въглеродни и водородни атоми). Липидите участват в изграждането на клетъчните стени (мембрани), поради което провеждат топлина лошо защитна функция. Освен това липидите са резервни хранителни вещества.

катерициса комбинация от протеиногенни аминокиселини (20 броя) и се състоят от 30-50% АА. Протеините са големи и по същество са макромолекули. Протеините действат като естествени катализатори на потока химически процеси. Протеините също съдържат метали като желязо, магнезий и манган.

Нуклеинова киселина(NK) образуват ядрото на клетката. Има 2 основни типа НК: ДНК – дезокси рибонуклеинова киселинаи РНК - рибонуклеинова киселина. NK регулират процеса на синтез, извършват предаването на наследствена информация от поколение на поколение.

Всички живи организми на земята са отворени системив зависимост от внасянето на материя и енергия отвън. Процесът на потребление на материя и енергия се нарича храна.Всички живи организми се делят на автотрофни и хетеротрофни.

Автотрофи(автотрофни организми) - организми, които използват въглероден диоксид като източник на въглерод (растения и някои бактерии). С други думи, това са организми, способни да създават органични съединения от неорганични - въглероден диоксид, вода, минерални соли (те включват преди всичко растения, които извършват фотосинтеза).

Хетеротрофи(хетеротрофни организми) - организми, които използват органични съединения като източник на въглерод (животни, гъби и повечето бактерии). С други думи, това са организми, които не са в състояние да създават органични вещества от неорганични, а се нуждаят от готови органични вещества (микроорганизми и животни).

Няма ясна граница между авто- и хетеротрофи. Например организмите от еуглена (флагелати) съчетават автотрофен и хетеротрофен начин на хранене.

По отношение на свободния кислород организмите се делят на три групи: аероби, анаероби и факултативни форми.

Аероби- организми, които могат да живеят само в кислородна среда (животни, растения, някои бактерии и гъби).

Анаероби- организми, които не могат да живеят в кислородна среда (някои бактерии).

Формуляри по избор- организми, които могат да живеят както в присъствието на кислород, така и без него (някои бактерии и гъбички).

В момента целият свят на живите същества е разделен на 3 големи систематични групи:

Най-голямата концентрация на живот в биосферата се наблюдава на границите на контакт между земните обвивки: атмосфера и литосфера (земната повърхност), атмосфера и хидросфера (океанска повърхност) и особено на границите на три обвивки - атмосферата, хидросферата и литосфера (крайбрежни зони). Това са местата, където V.I. Вернадски нарича "филми на живота". Нагоре и надолу от тези повърхности концентрацията на жива материя намалява.

Основните уникални характеристики на живата материя, които определят нейната изключително висока трансформативна активност, включват следното:

Възможността за бързо заемане (овладяване) на цялото свободно пространство.Това свойство е свързано както с интензивното размножаване, така и със способността на организмите да увеличават интензивно повърхността на телата си или съобществата, които образуват.

Движението е не само пасивно, но и активно,тоест не само под действието на гравитацията, гравитационните сили и т.н., но и срещу водния поток, гравитацията, въздушните течения и т.н.

Устойчивост по време на живота и бързо разлагане след смъртта(включване в циркулацията на веществата). Благодарение на саморегулацията живите организми са в състояние да поддържат постоянен химичен състав и условия на вътрешната среда, въпреки значителните промени в условията на околната среда. След смъртта тази способност се губи и органичните останки се унищожават много бързо. Получените органични и неорганични вещества се включват в циклите.

Висока адаптивност (адаптация)на различни условия и във връзка с това развитието не само на всички среди на живот (вода, почва-въздух, почва, организъм), но и изключително трудни условия по отношение на физико-химични параметри (микроорганизмите се срещат в термалните извори с температури до 140 ° C, във води на ядрени реактори, в безкислородна среда).

Феноменално бързи реакции.Той е с няколко порядъка по-голям, отколкото в неживата материя.

Висока скорост на обновяване на живата материя.Само малка част от живата материя (фракции от процента) се запазва под формата на органични остатъци, докато останалата част постоянно се включва в процесите на цикъла.

Всички изброени свойства на живата материя се определят от концентрацията на големи запаси от енергия в нея.

Разграничават се следните основни геохимични функции на живата материя:

Енергия (биохимична)- свързване и съхранение на слънчевата енергия в органичната материя и последващо разсейване на енергията при консумация и минерализация на органичната материя. Тази функция е свързана с храненето, дишането, размножаването и други жизненоважни процеси на организмите.

Газ- способността на живите организми да променят и поддържат определен газов състав на околната среда и атмосферата като цяло. Два критични периода (точки) в развитието на биосферата са свързани с газовата функция. Първият от тях се отнася до времето, когато съдържанието на кислород в атмосферата достигна около 1% от сегашното ниво. Това доведе до появата на първите аеробни организми (способни да живеят само в среда, съдържаща кислород). Втората повратна точка е свързана с времето, когато концентрацията на кислород достигне приблизително 10% от настоящата. Това създава условия за синтез на озон и образуване на озонов слой в горните слоеве на атмосферата, което позволява на организмите да развиват сушата.

концентрация- "улавяне" от околната среда от живи организми и натрупване на атоми на биогенни химични елементи в тях. Концентрационната способност на живата материя увеличава съдържанието на атоми на химични елементи в организмите в сравнение с околната среда с няколко порядъка. Резултатът от концентрационната дейност на живата материя е образуването на залежи от изкопаеми горива, варовик, рудни находища и др.

Окислително-редукционни – окисление и редукция на различни вещества с участието на живи организми. Под въздействието на живите организми се извършва интензивна миграция на атоми на елементи с променлива валентност (Fe, Mn, S, P, N и др.), Създават се техните нови съединения, отлагат се сулфиди и минерална сяра и сероводород е формиран.

разрушителен- унищожаване от организми и продукти от тяхната жизнена дейност както на остатъци от органична материя, така и на инертни вещества. Най-съществена роля в това отношение играят декомпозиторите (деструктори) - сапрофитни гъби и бактерии.

транспорт- пренос на материя и енергия в резултат на активната форма на движение на организмите.

Средообразуващи- трансформация на физични и химични параметри на средата. Резултатът от функцията за формиране на среда е цялата биосфера и почвата като едно от местообитанията и повече локални структури.

Разпръскване- функция противоположна на концентрацията - дисперсия на веществата в околната среда. Например разпръскването на материята по време на отделянето на екскременти от организмите, смяната на кориците и др.

Информационен- натрупването на определена информация от живите организми, фиксирането й в наследствени структури и предаването й на следващите поколения. Това е едно от проявленията на адаптивните механизми.

Биогеохимична човешка дейност- трансформация и движение на вещества от биосферата в резултат на човешката дейност за икономически и битови нужди на човек. Например използването на въглеродни концентратори - нефт, въглища, газ.

Така биосферата е сложна динамична система, която улавя, акумулира и пренася енергия чрез обмен на вещества между живата материя и околната среда.

Всички системи, изучавани от екологията, включват биотични компоненти, които заедно образуват жива материя.

Терминът "жива материя" е въведен в литературата от В. И. Вернадски, под който той разбира съвкупността от всички живи организми, изразени чрез маса, енергия и химичен състав. Животът на Земята е най-забележителният процес на нейната повърхност, който получава животворната енергия на Слънцето и задвижва почти всички химични елементи от периодичната таблица.

Според съвременни оценки общата маса на живата материя в биосферата е около 2400 милиарда тона (таблица).

Таблица общо тегложива материя в биосферата

Масата на живата материя на повърхността на континентите е 800 пъти по-голяма от биомасата на Световния океан. На повърхността на континентите растенията рязко преобладават в масата си над животните. В океана наблюдаваме обратното съотношение: 93,7% от биомасата на морето се отчита от животни. Това се дължи най-вече на факта, че в морска средаима най-благоприятни условия за хранене на животните. Най-малките растителни организми, които съставляват фитопланктона и живеят в осветената зона на моретата и океаните, бързо се изяждат от морски животни и по този начин преходът на органични вещества от растителна към животинска форма рязко измества биомасата към преобладаването на животни.

Цялата жива материя в своята маса заема незначително място в сравнение с която и да е от горните геосфери на земното кълбо. Например, масата на атмосферата е 2150 пъти по-голяма, хидросферата е 602 000 пъти по-голяма, а земната кора е 1670 000 пъти по-голяма.

Но по своето активно въздействие върху околната среда живата материя заема особено място и качествено се отличава рязко от другите неорганични природни образувания, изграждащи биосферата. На първо място, това се дължи на факта, че живите организми, благодарение на биологични катализатори (ензими), изпълняват, по думите на академик Л.С. Берг, от физикохимична гледна точка, нещо невероятно. Например, те са в състояние да фиксират в тялото си молекулярния азот на атмосферата при обичайните стойности на температура и налягане за естествената среда.

В промишлени условия свързването на атмосферния азот с амоняк (NH3) изисква температура от порядъка на 500 ° C и налягане от 300-500 атмосфери. В живите организми скоростта на химичните реакции в процеса на метаболизма се увеличава с няколко порядъка.

В И. В това отношение Вернадски нарича живата материя форма на изключително активирана материя.

Основните свойства на живите същества включват:

1. Единствох химичен състав.Живите същества са изградени от същите химични елементи като неживите, но организмите имат молекули на веществото, характерни само за живите същества (нуклеинови киселини, протеини, липиди).

2. Дискретност и почтеност.Всяка биологична система (клетка, организъм, вид и т.н.) се състои от отделни части, т.е. отделен. Взаимодействието на тези части образува цялостна система(например съставът на тялото включва отделни органи, които са структурно и функционално свързани в едно цяло).

3. Структурна организация.Живите системи са в състояние да създадат ред от хаотичното молекулярно движение, образувайки определени структури. Живите същества се характеризират с подреденост в пространството и времето. Това е комплекс от сложни саморегулиращи се метаболитни процеси, протичащи в строго определен ред, насочени към поддържане на постоянството на вътрешната среда - хомеостаза.

4. Метаболизъм и енергия.Живите организми са отворени системи, които непрекъснато обменят материя и енергия с околната среда. Когато условията на околната среда се променят, възниква саморегулация жизнени процесиспоред принципа обратна връзканасочени към възстановяване на постоянството на вътрешната среда - хомеостаза. Например, отпадъчните продукти могат да имат силен и строго специфичен инхибиторен ефект върху онези ензими, които представляват първоначалната връзка в дълга верига от реакции.

5. Самовъзпроизвеждане.Самообновяване. Животът на всеки биологична системаограничен. За поддържане на живота възниква процес на самовъзпроизвеждане, свързан с образуването на нови молекули и структури, които носят генетична информациянамерени в молекулите на ДНК.

6. Наследственост.ДНК молекулата е способна да съхранява и предава наследствена информация, благодарение на матричния принцип на репликация, осигуряващ материална приемственост между поколенията.

7. Променливост.При предаването на наследствената информация понякога възникват различни отклонения, водещи до промяна в характеристиките и свойствата на потомците. Ако тези промени са благоприятни за живота, те могат да бъдат фиксирани чрез селекция.

8. Растеж и развитие.Организмите наследяват определена генетична информация за възможността за развитие на определени черти. Реализирането на информация става по време на индивидуално развитие- онтогенеза. На определен етап от онтогенезата се извършва растеж на организма, свързан с възпроизвеждането на молекули, клетки на други биологични структури. Растежът е съпроводен с развитие.

9. Раздразнителност и движение.Всички живи същества избирателно реагират на външни въздействия със специфични реакции, дължащи се на свойството раздразнителност. Организмите реагират на стимулация с движение. Проявата на формата на движение зависи от структурата на организма.

Към основните уникални характеристики на живата материя, причинявайки високото му трансформираща дейност, може да се отдаде на:

1. Възможност за бързо заемане на свободно пространство , което е свързано както с интензивното размножаване, така и със способността на организмите да увеличават интензивно повърхността на телата си или съобществата, които образуват ( повсеместност живот ).

2. Движението не е само пасивно (под въздействието на гравитацията) но и активен. Например срещу водния поток, гравитацията, движението на въздушните течения.

3. Устойчивост по време на живота и бързо разлагане след смъртта (включване в цикли), като се поддържа висока физическа и химична активност.

4. Висока адаптивност (адаптация) към различни условия и във връзка с това развитието не само на всички среди на живот (водна, земно-въздушна, почвена), но и изключително трудни по отношение на физични и химични параметри.

5. Феноменално бързи химични реакции . Тя е с няколко порядъка по-голяма, отколкото в неживата природа. Това свойство може да се съди по скоростта на обработка на материята от организмите в процеса на живот. Например, гъсениците на някои насекоми преработват количество вещество на ден, което е 100 до 200 пъти по-голямо от телесното им тегло.

6. Висока скорост на обновяване на живата материя . Смята се, че средно за биосферата той е около 8 години (за сушата - 14 години, а за океана, където преобладават организми с кратка продължителност на живота - 33 дни).

7. Разнообразие от форми, размери и химически опции , значително надхвърлящ много контрасти в неживата, инертна материя.

8. Индивидуалност (не в света същия види дори индивиди).

Всички изброени и други свойства на живата материя се определят от концентрацията на големи запаси от енергия в нея. В И. Вернадски отбеляза, че само лавата, образувана по време на вулканични изригвания, може да се конкурира с живата материя по отношение на енергийното насищане.

Функции на живата материя. Цялата активност на живата материя в биосферата може с известна степен на условност да се сведе до няколко основни функции, които могат значително да допълнят идеята за нейната трансформираща биосферно-геоложка дейност.

1. Енергия . Този от основни функциисвързани със съхранението на енергия в процеса на фотосинтезата, нейното пренасяне през хранителните вериги и разсейване в околното пространство.

2. Газ - свързани с възможността за промяна и поддържане на определен газов състав на околната среда и атмосферата като цяло.

3. редокс - свързано е с увеличаване на интензивността на процеси като окисление и редукция под въздействието на живата материя.

4. концентрация - способността на организмите да концентрират разпръснати химични елементи в тялото си, увеличавайки съдържанието им с няколко порядъка в сравнение с околната среда, а в тялото на отделните организми - милиони пъти. Резултатът от концентрационната дейност са находища на горими полезни изкопаеми, варовик, рудни находища и др.

5. разрушителен - унищожаване от организми и продукти от тяхната жизнена дейност, включително след смъртта им, както остатъците от самите органични вещества, така и инертните вещества. Основният механизъм на тази функция е свързан с циркулацията на веществата. Най-важна роля в това отношение играе низши формиживот - гъбички, бактерии (деструктори, разложители).

6. транспорт - пренос на материя и енергия в резултат на активната форма на движение на организмите. Често такъв трансфер се извършва на огромни разстояния, например по време на миграции и номадски движения на животни.

7. Средообразуващи . Тази функция до голяма степен е резултат от комбинираното действие на други функции. В крайна сметка това е свързано с трансформацията на физикохимичните параметри на средата. Тази функция може да се разглежда в по-широк и по-тесен план. В широк смисъл резултатът от тази функция е цялото естествена среда. Създаден е от живи организми и те поддържат параметрите му в относително стабилно състояние в почти всички геосфери. В по-тесен смисъл средообразуващата функция на живата материя се проявява, например, в образуването и запазването на почвите от унищожаване (ерозия), в пречистването на въздуха и водата от замърсяване, в укрепването на захранването с подпочвени източници, и т.н.

8. Разпръскване функция противоположна на концентрацията. Проявява се чрез трофичната (хранителната) и транспортната дейност на организмите. Например разпръскването на материята по време на отделянето на екскременти от организмите, смъртта на организмите по време на различни видове движения в пространството и смяната на обвивките.

9. Информационен функцията на живата материя се изразява в това, че живите организми и техните общности натрупват информация, фиксират я в наследствени структури и я предават на следващите поколения. Това е едно от проявленията на адаптивните механизми.

Въпреки огромното разнообразие от форми, цялата жива материя е еднаква физически и химически . И това е един от основните закони на всичко. органичен свят- законът за физическото и химичното единство на живата материя. От това следва, че няма такъв физичен или химичен агент, който да бъде фатален за някои организми и абсолютно безвреден за други. Разликата е само количествена - едни организми са по-чувствителни, други по-малко, едни се адаптират по-бързо, други по-бавно. В този случай адаптацията възниква в хода на естествения подбор, т.е. поради смъртта на онези индивиди, които не са могли да се адаптират към новите условия.