แนวคิดหลักวี.ไอ. Vernadsky คือช่วงสูงสุดของการพัฒนาสสารบนโลก - ชีวิต - กำหนดและรองกระบวนการของดาวเคราะห์อื่น ๆ ในโอกาสนี้ เขาเขียนว่าสามารถพูดได้โดยไม่ต้องพูดเกินจริงว่าสถานะทางเคมีของเปลือกโลกชั้นนอกของโลกซึ่งก็คือชีวมณฑลนั้นอยู่ภายใต้อิทธิพลของสิ่งมีชีวิตโดยสิ้นเชิงและถูกกำหนดโดยสิ่งมีชีวิต

หากสิ่งมีชีวิตทั้งหมดมีการกระจายเท่าๆ กันบนพื้นผิวโลก พวกมันจะก่อตัวเป็นฟิล์มหนา 5 มม. อย่างไรก็ตามเรื่องนี้บทบาทของสิ่งมีชีวิตในประวัติศาสตร์ของโลกก็ไม่น้อยไปกว่าบทบาทของกระบวนการทางธรณีวิทยา มวลของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่อยู่บนโลกเป็นเวลา 1 พันล้านปีนั้นมีจำนวนมากกว่ามวลไปแล้ว เปลือกโลก.

ลักษณะเชิงปริมาณของสิ่งมีชีวิตคือปริมาณชีวมวลทั้งหมด วี.ไอ. เมื่อทำการวิเคราะห์และคำนวณ Vernadsky ได้ข้อสรุปว่าปริมาณชีวมวลอยู่ในช่วง 1,000 ถึง 10,000 ล้านล้านตัน ปรากฎว่าพื้นผิวโลกน้อยกว่า 0.0001% ของพื้นผิวดวงอาทิตย์เล็กน้อย แต่ พื้นที่สีเขียวของอุปกรณ์การเปลี่ยนแปลงเช่น พื้นผิวของใบต้นไม้ ก้านหญ้า และสาหร่ายสีเขียวให้ตัวเลขในลำดับที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง - ในช่วงเวลาต่าง ๆ ของปีจะอยู่ในช่วง 0.86 ถึง 4.20% ของพื้นผิวดวงอาทิตย์ ซึ่งอธิบายพลังงานรวมขนาดใหญ่ของชีวมณฑล ใน ปีที่ผ่านมาการคำนวณที่คล้ายกันโดยใช้อุปกรณ์ล่าสุดดำเนินการโดยนักชีวฟิสิกส์ของ Krasnoyarsk I. Gitelzon และยืนยันลำดับของตัวเลขที่กำหนดโดย V.I. เวอร์นาดสกี้.

สถานที่สำคัญในงานของ V.I. จากข้อมูลของ Vernadsky ชีวมณฑลถูกกำหนดให้กับสิ่งมีชีวิตสีเขียวของพืช เนื่องจากมีเพียงออโตโทรฟิคเท่านั้นที่สามารถสะสมพลังงานการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ ก่อให้เกิดสารประกอบอินทรีย์ปฐมภูมิด้วยความช่วยเหลือ

พลังงานส่วนสำคัญของสิ่งมีชีวิตไปสู่การก่อตัวของแร่ธาตุวาโดสใหม่ (ไม่ทราบภายนอก) ในชีวมณฑล และส่วนหนึ่งถูกฝังอยู่ในรูปของอินทรียวัตถุ ซึ่งท้ายที่สุดก็ก่อให้เกิดการสะสมของถ่านหินสีน้ำตาลและถ่านหินแข็ง หินน้ำมัน น้ำมัน และแก๊ส “เรากำลังติดต่อที่นี่” เขียนโดย V.I. Vernadsky - ด้วยกระบวนการใหม่ที่มีการแทรกซึมเข้าสู่ดาวเคราะห์พลังงานรังสีของดวงอาทิตย์อย่างช้าๆซึ่งมาถึงพื้นผิวโลก ด้วยวิธีนี้ สิ่งมีชีวิตจึงเปลี่ยนแปลงชีวมณฑลและเปลือกโลก มันทิ้งส่วนหนึ่งของผู้ที่ผ่านไปมาอย่างต่อเนื่อง องค์ประกอบทางเคมีทำให้เกิดแร่ธาตุวาโดสที่มีความหนามหาศาลซึ่งไม่มีใครรู้จักนอกจากนั้น หรือแทรกซึมสสารเฉื่อยของชีวมณฑลด้วยฝุ่นที่ดีที่สุดจากซากของมัน”

ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าเปลือกโลกส่วนใหญ่เป็นซากของชีวมณฑลในอดีต แม้แต่ชั้นหินแกรนิต-gneis ก็ก่อตัวขึ้นจากการแปรสภาพและการละลายของหินที่เคยเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของสิ่งมีชีวิต เขาถือว่าเฉพาะหินบะซอลต์และหินอัคนีพื้นฐานอื่นๆ เท่านั้นที่มีความลึกและไม่เกี่ยวข้องกับชีวมณฑลในการกำเนิดของพวกมัน

ในหลักคำสอนของชีวมณฑล แนวคิดเรื่อง "สิ่งมีชีวิต" ถือเป็นพื้นฐาน สิ่งมีชีวิตแปลงพลังงานรังสีคอสมิกให้เป็นพลังงานเคมีบนโลก และสร้างความหลากหลายอันไม่มีที่สิ้นสุดให้กับโลกของเรา ด้วยการหายใจ โภชนาการ เมแทบอลิซึม ความตายและการสลายตัวซึ่งกินเวลาหลายร้อยล้านปี ด้วยการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องของรุ่น พวกมันก่อให้เกิดกระบวนการของดาวเคราะห์อันยิ่งใหญ่ที่มีอยู่ในชีวมณฑลเท่านั้น - การอพยพขององค์ประกอบทางเคมี

สิ่งมีชีวิตตามทฤษฎีของ V. I. Vernadsky เป็นปัจจัยทางชีวธรณีเคมีในระดับดาวเคราะห์ภายใต้อิทธิพลของการเปลี่ยนแปลงโดยรอบ สภาพแวดล้อมที่ไม่มีชีวิตและสิ่งมีชีวิตนั่นเอง ทั่วทั้งพื้นที่ของชีวมณฑลมีการเคลื่อนที่ของโมเลกุลที่เกิดจากสิ่งมีชีวิตอย่างต่อเนื่อง ชีวิตมีอิทธิพลอย่างเด็ดขาดต่อการกระจาย การอพยพ และการแพร่กระจายขององค์ประกอบทางเคมี โดยกำหนดชะตากรรมของไนโตรเจน โพแทสเซียม แคลเซียม ออกซิเจน แมกนีเซียม สตรอนเซียม คาร์บอน ฟอสฟอรัส ซัลเฟอร์ และองค์ประกอบอื่น ๆ

ยุคของการพัฒนาสิ่งมีชีวิต: Proterozoic, Paleozoic, Mesozoic, Cenozoic ไม่เพียงสะท้อนถึงรูปแบบของสิ่งมีชีวิตบนโลกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงบันทึกทางธรณีวิทยาและชะตากรรมของดาวเคราะห์ด้วย ชีวมณฑล vernadsky สิ่งมีชีวิตทางชีวภาพ

ในหลักคำสอนของชีวมณฑล สารอินทรีย์นอกจากพลังงานของการสลายกัมมันตภาพรังสีแล้ว ยังถือเป็นพาหะของพลังงานอิสระอีกด้วย ชีวิตไม่ได้ถูกมองว่าเป็นเพียงผลรวมเชิงกลของแต่ละบุคคลหรือสปีชีส์ แต่โดยพื้นฐานแล้วเป็นกระบวนการเดียวที่รวบรวมสสารทั้งหมดไว้ในชั้นบนสุดของโลก

สิ่งมีชีวิตมีการเปลี่ยนแปลงตลอดทุกยุคสมัยและทุกยุคทางธรณีวิทยา ดังนั้นตามที่ระบุไว้โดย V.I. Vernadsky สิ่งมีชีวิตสมัยใหม่มีความเกี่ยวข้องทางพันธุกรรมกับสิ่งมีชีวิตในยุคธรณีวิทยาที่ผ่านมาทั้งหมด ในเวลาเดียวกันในช่วงเวลาทางธรณีวิทยาที่สำคัญ ปริมาณของสิ่งมีชีวิตไม่อยู่ภายใต้การเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้ชัดเจน รูปแบบนี้ถูกกำหนดโดยนักวิทยาศาสตร์ว่าเป็นปริมาณสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลที่คงที่ (สำหรับช่วงเวลาทางธรณีวิทยาที่กำหนด)

สิ่งมีชีวิตทำหน้าที่ทางชีวธรณีเคมีต่อไปนี้ในชีวมณฑล: ก๊าซ - ดูดซับและปล่อยก๊าซ รีดอกซ์ - ออกซิไดซ์เช่นคาร์โบไฮเดรตเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และลดเป็นคาร์โบไฮเดรต ความเข้มข้น - สิ่งมีชีวิตที่มีสมาธิจะสะสมไนโตรเจน ฟอสฟอรัส ซิลิคอน แคลเซียม และแมกนีเซียมในร่างกายและโครงกระดูก จากการทำหน้าที่เหล่านี้ สิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลจากฐานแร่จึงสร้างน้ำและดินตามธรรมชาติ ซึ่งสร้างขึ้นในอดีตและรักษาบรรยากาศให้อยู่ในสภาวะสมดุล

ด้วยการมีส่วนร่วมของสิ่งมีชีวิตกระบวนการผุกร่อนจึงเกิดขึ้นและ หินรวมอยู่ในกระบวนการธรณีเคมี

หน้าที่ของก๊าซและรีดอกซ์ของสิ่งมีชีวิตมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงและการหายใจ จากการสังเคราะห์สารอินทรีย์โดยสิ่งมีชีวิตออโตโทรฟิค ทำให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมหาศาลถูกดึงออกมาจากบรรยากาศโบราณ เมื่อชีวมวลของพืชสีเขียวเพิ่มขึ้น องค์ประกอบของก๊าซในบรรยากาศก็เปลี่ยนไป - ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ลดลงและความเข้มข้นของออกซิเจนเพิ่มขึ้น ออกซิเจนทั้งหมดในชั้นบรรยากาศเกิดขึ้นจากกระบวนการสำคัญของสิ่งมีชีวิตออโตโทรฟิค สิ่งมีชีวิตได้เปลี่ยนแปลงองค์ประกอบก๊าซในบรรยากาศในเชิงคุณภาพ - เปลือกทางธรณีวิทยาของโลก ในทางกลับกัน สิ่งมีชีวิตจะใช้ออกซิเจนในกระบวนการหายใจ ซึ่งส่งผลให้ออกซิเจนกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศอีกครั้ง คาร์บอนไดออกไซด์.

ดังนั้นสิ่งมีชีวิตที่ถูกสร้างขึ้นในอดีตและรักษาชั้นบรรยากาศของโลกของเรามาเป็นเวลาหลายล้านปี ความเข้มข้นของออกซิเจนที่เพิ่มขึ้นในชั้นบรรยากาศของโลกส่งผลต่อความเร็วและความรุนแรงของปฏิกิริยารีดอกซ์ในเปลือกโลก

จุลินทรีย์หลายชนิดเกี่ยวข้องโดยตรงกับการเกิดออกซิเดชันของเหล็ก ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของแร่เหล็กตะกอน หรือในการลดซัลเฟตด้วยการก่อตัวของกำมะถันทางชีวภาพ แม้ว่าสิ่งมีชีวิตจะมีองค์ประกอบทางเคมีเหมือนกัน แต่สารประกอบที่ก่อตัวเป็นบรรยากาศ ไฮโดรสเฟียร์ และเปลือกโลก สิ่งมีชีวิตไม่ได้ทำซ้ำองค์ประกอบทางเคมีของสิ่งแวดล้อมอย่างสมบูรณ์

สิ่งมีชีวิตซึ่งทำหน้าที่ควบคุมความเข้มข้นอย่างแข็งขัน เลือกองค์ประกอบทางเคมีเหล่านั้นจากถิ่นที่อยู่ของมันและในปริมาณที่ต้องการ ด้วยฟังก์ชันความเข้มข้น สิ่งมีชีวิตจึงสร้างหินตะกอนจำนวนมาก เช่น ตะกอนของชอล์กและหินปูน

พื้นผิวโลกไม่มีพลังไดนามิกที่ทรงพลังและทำงานอย่างต่อเนื่องมากกว่าสิ่งมีชีวิต ตามหลักคำสอนเรื่องสิ่งมีชีวิต ฟังก์ชันจักรวาลถูกกำหนดให้กับเปลือกนี้ โดยทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมโยงระหว่างโลกกับอวกาศ การมีส่วนร่วมในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง เมแทบอลิซึม และการเปลี่ยนแปลงของสารธรรมชาติ สิ่งมีชีวิตทำให้เกิดงานทางเคมีที่ไม่อาจจินตนาการได้

แนวคิดเรื่องสิ่งมีชีวิตโดย V. I. Vernadsky

แนวคิดเรื่องสิ่งมีชีวิตได้รับการพัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ชื่อดัง V.I. Vernadsky ซึ่งแยกมวลทางชีวภาพออกจากจำนวนทั้งสิ้นของสารอินทรีย์ประเภทอื่นที่ก่อตัวเป็นชีวมณฑลของโลก ตามที่นักวิจัยระบุ สิ่งมีชีวิตประกอบขึ้นเป็นเพียงส่วนเล็กๆ ของชีวมณฑล อย่างไรก็ตาม กิจกรรมสำคัญของพวกเขาที่ส่งผลกระทบที่สำคัญที่สุดต่อการก่อตัวของโลกโดยรอบ

ตามแนวคิดของนักวิทยาศาสตร์ สิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลประกอบด้วยสารอินทรีย์และอนินทรีย์ ลักษณะเฉพาะที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตคือการมีอยู่ของสิ่งมหาศาล ศักยภาพด้านพลังงาน- ในแง่ของการปล่อยพลังงานอิสระในสภาพแวดล้อมอนินทรีย์ของโลกมีเพียงลาวาภูเขาไฟเท่านั้นที่สามารถเปรียบเทียบได้กับสิ่งมีชีวิต ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างสิ่งไม่มีชีวิตกับสิ่งมีชีวิตคือความเร็วของการไหล ปฏิกิริยาเคมีซึ่งในกรณีหลังนี้เกิดขึ้นเร็วกว่าหลายล้านเท่า

ตามคำสอนของศาสตราจารย์ Vernadsky การมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลของโลกสามารถแสดงออกมาได้หลายรูปแบบ:

• ทางชีวเคมี (การมีส่วนร่วมในการแลกเปลี่ยนสารเคมี, การก่อตัวของเปลือกทางธรณีวิทยา);
• เชิงกล (ผลกระทบโดยตรงของชีวมวลต่อการเปลี่ยนแปลงของโลกวัตถุ)

รูปแบบทางชีวเคมีของ "กิจกรรม" ของชีวมวลของโลกนั้นแสดงออกมาในการแลกเปลี่ยนสารอย่างต่อเนื่องระหว่างสิ่งแวดล้อมและสิ่งมีชีวิตในระหว่างการย่อยอาหารและการสร้างร่างกาย ผลกระทบทางกลของสิ่งมีชีวิตต่อโลกโดยรอบประกอบด้วยการเคลื่อนที่แบบวัฏจักรของสารในช่วงชีวิตของสิ่งมีชีวิต

หลักการทางชีวเคมี

เพื่อให้เข้าใจถึง "ปริมาณงาน" ของสิ่งมีชีวิตในกระบวนการดำเนินชีวิตอย่างสมบูรณ์ หลักการทางวิทยาศาสตร์หลายประการที่เรียกว่าหลักการทางชีวเคมีจึงอนุญาตให้:

• การเคลื่อนที่ของอะตอมของสารเคมีระหว่างการย้ายถิ่นของสิ่งมีชีวิตมีแนวโน้มที่จะบรรลุอาการที่เป็นไปได้สูงสุดเสมอ
• การเปลี่ยนแปลงเชิงวิวัฒนาการของสายพันธุ์กำลังเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่ส่งเสริมการอพยพของอะตอมขององค์ประกอบที่เพิ่มขึ้น
• การดำรงอยู่ของชีวมวลเกิดจากการมีพลังงานแสงอาทิตย์
• สิ่งมีชีวิตบนโลกถูกล้อมรอบอยู่ในวงจรการแลกเปลี่ยนอย่างต่อเนื่อง สารเคมีกับสภาพแวดล้อมในอวกาศ

ภาพสะท้อนกิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตต่อการทำงานของชีวมณฑล

ชีวิตเกิดขึ้นในรูปแบบของชีวมณฑลเนื่องจากความสามารถของอินทรียวัตถุในการสืบพันธุ์ เติบโต และพัฒนารูปแบบ ในขั้นต้น เปลือกที่มีชีวิตของโลกเป็นกลุ่มของสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนซึ่งก่อตัวเป็นวัฏจักรของธาตุ ในระหว่างการพัฒนาและการเปลี่ยนแปลงของสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตได้รับความสามารถในการทำงานไม่เพียงแต่เป็นการไหลเวียนของพลังงานอย่างต่อเนื่องเท่านั้น แต่ยังพัฒนาเป็นระบบที่ซับซ้อนอีกด้วย

เปลือกอินทรีย์ชนิดใหม่ของโลกไม่เพียงแต่ค้นพบรากของมันในรูปแบบก่อนหน้านี้เท่านั้น การเกิดขึ้นของพวกเขาเกิดจากกระบวนการทางชีววิทยาที่เฉพาะเจาะจงในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติซึ่งในทางกลับกันก็ส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตทั้งหมดนั่นคือเซลล์ของสิ่งมีชีวิต แต่ละขั้นตอนของวิวัฒนาการของชีวมณฑลนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยการเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้ชัดเจนในโครงสร้างวัสดุและพลังงาน ดังนั้นระบบใหม่ของสสารเฉื่อยและสิ่งมีชีวิตของโลกจึงเกิดขึ้น

ผลกระทบที่เพิ่มขึ้นของชีวมวลต่อการเปลี่ยนแปลงในระบบเฉื่อยของโลกนั้นเห็นได้ชัดเจนในการศึกษาทุกยุคสมัยโดยไม่มีข้อยกเว้น สาเหตุหลักประการแรกคือการเพิ่มขึ้นของการสะสมพลังงานแสงอาทิตย์รวมถึงการเพิ่มความเข้มและความสามารถของวงจรทางชีวภาพขององค์ประกอบ การเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมเป็นตัวกำหนดล่วงหน้าถึงการเกิดขึ้นของรูปแบบชีวิตใหม่ที่ซับซ้อนเสมอ

หน้าที่ของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล

เป็นครั้งแรกที่ Vernadsky คนเดียวกันพิจารณาหน้าที่ของชีวมวลเมื่อเขียนผลงานชื่อดังชื่อ "Biosphere" นักวิทยาศาสตร์ระบุหน้าที่เก้าประการของสิ่งมีชีวิต ได้แก่ ออกซิเจน แคลเซียม แก๊ส ออกซิเดชัน การรีดิวซ์ การทำลาย ความเข้มข้น การรีดิวซ์ เมแทบอลิซึม ระบบทางเดินหายใจ

การพัฒนาแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลได้นำไปสู่การลดจำนวนหน้าที่ของสิ่งมีชีวิตและการรวมเข้าเป็นกลุ่มใหม่อย่างมีนัยสำคัญ สิ่งเหล่านี้คือสิ่งที่จะมีการหารือเพิ่มเติม

หน้าที่พลังงานของสิ่งมีชีวิต

หากเราพูดถึงหน้าที่อันทรงพลังของสิ่งมีชีวิต พวกมันจะขึ้นอยู่กับพืชเป็นหลักซึ่งมีความสามารถในการสังเคราะห์แสงและแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นสารประกอบอินทรีย์ต่างๆ

พลังงานที่ไหลออกมาจากดวงอาทิตย์เป็นของขวัญที่แท้จริงของธรรมชาติทางแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับพืช พลังงานมากกว่า 90% ที่เข้าสู่ชีวมณฑลของโลกถูกดูดซับโดยเปลือกโลก บรรยากาศ และไฮโดรสเฟียร์ และยังเกี่ยวข้องโดยตรงกับการไหลของกระบวนการทางเคมีอีกด้วย

หน้าที่ของสิ่งมีชีวิตที่มุ่งแปลงพลังงานโดยพืชสีเขียวเป็นกลไกพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต หากไม่มีกระบวนการถ่ายโอนและการสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ การพัฒนาสิ่งมีชีวิตบนโลกอาจเป็นปัญหาได้

หน้าที่ทำลายล้างของสิ่งมีชีวิต

ความสามารถในการทำให้เป็นแร่ สารประกอบอินทรีย์, การสลายตัวทางเคมีหิน, อินทรียวัตถุที่ตายแล้ว, การมีส่วนร่วมของแร่ธาตุในการไหลเวียนของชีวมวล - ทั้งหมดนี้เป็นหน้าที่ทำลายล้างของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล บ้าน แรงผลักดันหน้าที่การทำลายล้างของชีวมณฑล ได้แก่ แบคทีเรีย เชื้อรา และจุลินทรีย์อื่นๆ

สารประกอบอินทรีย์ที่ตายแล้วจะสลายตัวเป็นสถานะของสารอนินทรีย์ (น้ำ, แอมโมเนีย, คาร์บอนไดออกไซด์, มีเทน, ไฮโดรเจนซัลไฟด์) และกลับสู่วงจรเดิมของสสาร

ผลการทำลายล้างของสิ่งมีชีวิตบนหินสมควรได้รับความสนใจเป็นพิเศษ ต้องขอบคุณวัฏจักรของสสารที่ทำให้เปลือกโลกถูกเติมเต็มด้วยส่วนประกอบแร่ที่ปล่อยออกมาจากเปลือกโลก ด้วยการมีส่วนร่วมในการสลายตัวของแร่ธาตุ สิ่งมีชีวิตจึงรวมองค์ประกอบทางเคมีที่จำเป็นที่ซับซ้อนทั้งหมดในวงจรชีวมณฑล

ฟังก์ชั่นความเข้มข้น

การสะสมสารโดยคัดเลือกในธรรมชาติ การกระจายตัว การไหลเวียนของสิ่งมีชีวิต ทั้งหมดนี้ก่อให้เกิดฟังก์ชันความเข้มข้นของชีวมณฑล จุลินทรีย์มีบทบาทพิเศษในบรรดาองค์ประกอบทางเคมีที่มีความเข้มข้นมากที่สุด

การสร้างโครงกระดูกของตัวแทนแต่ละคนของสัตว์โลกเกิดจากการใช้แร่ธาตุที่กระจัดกระจาย ตัวอย่างที่ชัดเจนการใช้องค์ประกอบทางธรรมชาติที่มีความเข้มข้น ได้แก่ หอย ไดอะตอม และสาหร่ายปูน ปะการัง เรดิโอลาเรียน และฟองน้ำหินเหล็กไฟ

ฟังก์ชั่นแก๊ส

พื้นฐาน คุณสมบัติของก๊าซสิ่งมีชีวิตคือการแพร่กระจายของสารก๊าซโดยสิ่งมีชีวิต ขึ้นอยู่กับประเภทของก๊าซที่ถูกแปลง ฟังก์ชั่นก๊าซจำนวนหนึ่งจะมีความโดดเด่น:

1. การสร้างออกซิเจน - การฟื้นฟูปริมาณออกซิเจนของโลกในรูปแบบอิสระ
2. ไดออกไซด์ - การก่อตัวของกรดคาร์บอนิกชีวภาพอันเป็นผลมาจากการหายใจของตัวแทนของสัตว์โลก
3. โอโซน - การก่อตัวของโอโซนซึ่งช่วยปกป้องชีวมวลจากผลการทำลายล้างของรังสีดวงอาทิตย์
4. ไนโตรเจน - การสร้างไนโตรเจนอิสระระหว่างการสลายตัวของสารที่มีต้นกำเนิดจากสารอินทรีย์

ฟังก์ชันการสร้างสภาพแวดล้อม

ชีวมวลมีความสามารถในการเปลี่ยนพารามิเตอร์ทางกายภาพและเคมี สิ่งแวดล้อมเพื่อสร้างสภาวะที่ตอบสนองความต้องการของสิ่งมีชีวิต ตัวอย่างเช่น เราสามารถเน้นสภาพแวดล้อมของพืช ซึ่งเป็นกิจกรรมสำคัญที่ช่วยเพิ่มความชื้นในอากาศ ควบคุมการไหลบ่าของพื้นผิว และเพิ่มบรรยากาศด้วยออกซิเจน ในระดับหนึ่ง หน้าที่ในการสร้างสภาพแวดล้อมเป็นผลมาจากคุณสมบัติทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้นของสิ่งมีชีวิต

บทบาทของมนุษย์ในการก่อตัวของชีวมณฑล

การเกิดขึ้นของมนุษย์ในฐานะ ประเภทแยกต่างหากสะท้อนให้เห็นในการเกิดขึ้นของปัจจัยการปฏิวัติในการวิวัฒนาการของมวลชีวภาพ - การเปลี่ยนแปลงอย่างมีสติของโลกโดยรอบ ความก้าวหน้าทางเทคนิคและวิทยาศาสตร์ไม่ได้เป็นเพียงปรากฏการณ์ของชีวิตทางสังคมของมนุษย์เท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องกับกระบวนการทางธรรมชาติของวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในทางใดทางหนึ่ง

ตั้งแต่สมัยโบราณ มนุษยชาติได้เปลี่ยนแปลงสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล ซึ่งสะท้อนให้เห็นการเพิ่มขึ้นของอัตราการอพยพของอะตอมของสภาพแวดล้อมทางเคมี การเปลี่ยนแปลงของธรณีสเฟียร์แต่ละแห่ง การสะสมของการไหลของพลังงานในชีวมณฑล และการเปลี่ยนแปลง ในรูปลักษณ์ของโลก ในปัจจุบัน มนุษย์ไม่ได้ถูกมองว่าเป็นเพียงสายพันธุ์หนึ่งเท่านั้น แต่ยังเป็นพลังที่สามารถเปลี่ยนเปลือกโลกได้อีกด้วย ซึ่งจะเป็นปัจจัยเฉพาะในการวิวัฒนาการ

ความปรารถนาตามธรรมชาติในการเพิ่มจำนวนสายพันธุ์ได้ทำให้เผ่าพันธุ์มนุษย์หันมาใช้ทรัพยากรหมุนเวียนและไม่หมุนเวียนของชีวมณฑล แหล่งพลังงาน และสารที่ฝังอยู่ในเปลือกโลกอย่างแข็งขัน การกำจัดตัวแทนแต่ละคนของสัตว์โลกจากแหล่งที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติ, การทำลายสายพันธุ์เพื่อวัตถุประสงค์ของผู้บริโภค, การเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีของพารามิเตอร์สิ่งแวดล้อม - ทั้งหมดนี้นำไปสู่การสูญพันธุ์ องค์ประกอบสำคัญชีวมณฑล

แนวคิดของชีวมณฑลมีพื้นฐานมาจากแนวคิดเรื่องสิ่งมีชีวิต มากกว่า 90% ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดเป็นพืชพรรณบนบก (98% ของชีวมวลบนบก) สิ่งมีชีวิต-ปัจจัยธรณีเคมีและพลังงานที่ทรงพลังที่สุด ซึ่งเป็นพลังสำคัญในการพัฒนาดาวเคราะห์ แหล่งที่มาหลักของกิจกรรมทางชีวเคมีของสิ่งมีชีวิตคือพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้ในกระบวนการสังเคราะห์แสงโดยพืชสีเขียวและจุลินทรีย์บางชนิดเพื่อสร้างอินทรียวัตถุ อินทรียวัตถุให้อาหารและพลังงานแก่สิ่งมีชีวิตอื่นๆ การสังเคราะห์ด้วยแสงทำให้เกิดการสะสมของออกซิเจนอิสระในชั้นบรรยากาศ การก่อตัวของชั้นโอโซนที่ปกป้องจากรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีคอสมิกชนิดแข็ง และยังคงรักษาองค์ประกอบของก๊าซสมัยใหม่ในชั้นบรรยากาศ ชีวิตบนโลกดำรงอยู่มาโดยตลอดในรูปแบบของสิ่งมีชีวิตเชิงซ้อนที่มีการจัดระเบียบอย่างซับซ้อน (biocenoses) ในเวลาเดียวกันสิ่งมีชีวิตและแหล่งที่อยู่อาศัยของพวกมันก็ก่อให้เกิดระบบบูรณาการ - biogeocenoses โภชนาการ การหายใจ และการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต รวมถึงกระบวนการสร้าง การสะสม และการสลายตัวของสารอินทรีย์ที่เกี่ยวข้อง ช่วยให้มั่นใจได้ว่าสสารและพลังงานจะหมุนเวียนอย่างต่อเนื่อง ที่เกี่ยวข้องกับวัฏจักรนี้คือการอพยพของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีผ่านสิ่งมีชีวิต ดังนั้นออกซิเจนในชั้นบรรยากาศทั้งหมดจึงไหลเวียนผ่านสิ่งมีชีวิตในปี 2000 และคาร์บอนไดออกไซด์ใน 300 ปี ออร์แกนิกหลากหลายชนิดและ สารประกอบเคมีกำหนดลักษณะขององค์ประกอบของสิ่งมีชีวิตเอง ต้องขอบคุณสิ่งมีชีวิต ดินและเชื้อเพลิงแร่อินทรีย์ (พีท ถ่านหิน หรือแม้แต่น้ำมัน) จึงก่อตัวขึ้นบนโลก

การตรวจสอบกระบวนการอพยพของอะตอมในชีวมณฑล V.I. Vernadsky ตอบคำถามเกี่ยวกับการกำเนิด (ต้นกำเนิด) ขององค์ประกอบทางเคมีในเปลือกโลก จากนั้นจึงจำเป็นต้องอธิบายความเสถียรของสารประกอบที่ประกอบเป็นสิ่งมีชีวิต จากการวิเคราะห์ปัญหาการย้ายถิ่นของอะตอม เขาสรุปได้ว่าสารประกอบอินทรีย์ที่ไม่ขึ้นกับสิ่งมีชีวิตไม่มีอยู่จริงทุกที่ “ภายใต้ชื่อของสิ่งมีชีวิต” เขียนโดย V.I. Vernadsky ในปี 1919 “ฉันจะหมายถึงจำนวนทั้งสิ้นของสิ่งมีชีวิต พืช และสัตว์ทั้งหมด รวมถึงมนุษย์ด้วย”

ดังนั้นสิ่งมีชีวิตคือจำนวนทั้งสิ้นของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล ซึ่งแสดงเป็นตัวเลขในองค์ประกอบทางเคมีเบื้องต้น มวลและพลังงาน ในช่วงทศวรรษที่ 1930 วี.ไอ. Vernadsky แยกแยะมนุษยชาติจากมวลสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในฐานะส่วนพิเศษ การแยกมนุษย์ออกจากสิ่งมีชีวิตทั้งหมดเป็นไปได้ด้วยเหตุผลสามประการ

ประการแรก มนุษยชาติไม่ใช่ผู้ผลิต แต่เป็นผู้บริโภคพลังงานชีวธรณีเคมี วิทยานิพนธ์นี้จำเป็นต้องมีการแก้ไขฟังก์ชันธรณีเคมีของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล ประการที่สอง มวลมนุษยชาติเมื่อพิจารณาจากข้อมูลประชากร ไม่ใช่ปริมาณสิ่งมีชีวิตที่คงที่ และประการที่สาม หน้าที่ธรณีเคมีของมันนั้นไม่ได้มีลักษณะเฉพาะโดยมวล แต่โดยกิจกรรมการผลิต

ถ้ามนุษย์ไม่แยกออกจากโลกของสัตว์ตามธรรมชาติ จำนวนของเขาคงจะมีประมาณแสนตัว โปรโตมนุษย์ดังกล่าวน่าจะมีชีวิตอยู่ในช่วงที่จำกัด และวิวัฒนาการของพวกมันจะถูกกำหนดโดยกระบวนการที่ช้าซึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมของประชากรซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของการเก็งกำไร อย่างไรก็ตาม ด้วยการถือกำเนิดของมนุษย์ การพัฒนาธรรมชาติบนโลกจึงก้าวกระโดดเชิงคุณภาพ มีเหตุผลทุกประการที่เชื่อได้ว่าคุณภาพใหม่นี้เกี่ยวข้องกับจิตใจและจิตสำนึกของโฮโมเซเปียน ดังนั้น ความแตกต่างของสายพันธุ์หลักของบุคคลคือจิตใจของเขา และต้องขอบคุณจิตสำนึกที่มนุษยชาติได้พัฒนาในแบบของตัวเอง สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นในกระบวนการสืบพันธุ์ของมนุษย์ด้วย เนื่องจากต้องมีการก่อตัวของจิตสำนึกที่เป็นผู้ใหญ่ในสังคม เวลานาน- อย่างน้อย 20 ปี

อะไร คุณสมบัติลักษณะมีอยู่ในสิ่งมีชีวิตเหรอ? ก่อนอื่นนี้ พลังงานฟรีมหาศาลในช่วงวิวัฒนาการของสปีชีส์ การอพยพของอะตอมทางชีวภาพ ได้แก่ พลังงานของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลเพิ่มขึ้นหลายครั้งและยังคงเติบโตต่อไปเพราะสิ่งมีชีวิตประมวลผลพลังงานของรังสีดวงอาทิตย์ พลังงานปรมาณูการสลายกัมมันตภาพรังสีและพลังงานจักรวาลขององค์ประกอบกระจัดกระจายที่มาจากกาแล็กซีของเรา สิ่งมีชีวิตก็มีลักษณะเฉพาะเช่นกัน ปฏิกิริยาเคมีความเร็วสูงเมื่อเปรียบเทียบกับสสารไม่มีชีวิตซึ่งกระบวนการที่คล้ายกันเกิดขึ้นช้ากว่าหลายพันล้านเท่า ตัวอย่างเช่น ตัวหนอนบางตัวสามารถแปรรูปอาหารได้มากกว่าที่มันชั่งน้ำหนักตัวเองถึง 200 เท่าต่อวัน และตัวหนึ่งตัวกินตัวหนอนต่อวันตามน้ำหนักของมัน

เป็นลักษณะของสิ่งมีชีวิตนั่นเอง สารประกอบทางเคมีที่เป็นส่วนประกอบ- ที่สำคัญที่สุดคือโปรตีน เสถียรในสิ่งมีชีวิตเท่านั้นหลังจากสิ้นสุดกระบวนการชีวิต สารอินทรีย์ที่มีชีวิตดั้งเดิมจะสลายตัวเป็นส่วนประกอบทางเคมี

สิ่งมีชีวิต ดำรงอยู่บนโลกใบนี้ในรูปแบบของการสลับรุ่นอย่างต่อเนื่องเนื่องจากคนรุ่นใหม่มีความเชื่อมโยงทางพันธุกรรมกับสิ่งมีชีวิตในยุคอดีต นี่คือหน่วยโครงสร้างหลักของชีวมณฑลซึ่งกำหนดกระบวนการอื่น ๆ ทั้งหมดบนพื้นผิวเปลือกโลก เป็นลักษณะของสิ่งมีชีวิต การปรากฏตัวของกระบวนการวิวัฒนาการข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตใดๆ จะถูกเข้ารหัสในแต่ละเซลล์ของมัน เซลล์เหล่านี้เดิมถูกกำหนดให้เป็นเซลล์ของตัวเอง ยกเว้นไข่ซึ่งเป็นที่ที่สิ่งมีชีวิตทั้งหมดพัฒนาขึ้น ดังนั้นสิ่งมีชีวิตจึงเป็นอมตะโดยพื้นฐานแล้ว

วี.ไอ. Vernadsky ตั้งข้อสังเกตว่าสิ่งมีชีวิตไม่สามารถแยกออกจากชีวมณฑลได้ เป็นหน้าที่ของมัน และในขณะเดียวกันก็ “เป็นหนึ่งในพลังธรณีเคมีที่ทรงพลังที่สุดในโลกของเรา” วัฏจักรของสาร V.I. Vernadsky เรียกว่าวัฏจักรชีวธรณีเคมี วงจรและการไหลเวียนเหล่านี้มีให้ ฟังก์ชั่นที่จำเป็นสิ่งมีชีวิตโดยรวม นักวิทยาศาสตร์ระบุฟังก์ชันดังกล่าวห้าประการ:

ฟังก์ชั่นแก๊ส -ดำเนินการโดยพืชสีเขียวที่ปล่อยออกซิเจนในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง เช่นเดียวกับพืชและสัตว์ทุกชนิดที่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อันเป็นผลมาจากการหายใจ

ฟังก์ชันความเข้มข้น -แสดงออกในความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการสะสมองค์ประกอบทางเคมีมากมายในร่างกาย (ในตอนแรกคือคาร์บอนในหมู่โลหะคือแคลเซียม)

ฟังก์ชันรีดอกซ์ -แสดงออกมาในการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสารในกระบวนการของชีวิต ส่งผลให้เกิดเกลือ ออกไซด์ และสารใหม่เกิดขึ้น ฟังก์ชันนี้เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของแร่เหล็กและแมงกานีส หินปูน ฯลฯ

ฟังก์ชั่นทางชีวเคมี -หมายถึง การสืบพันธุ์ การเจริญเติบโต และการเคลื่อนไหวในอวกาศของสิ่งมีชีวิต ทั้งหมดนี้นำไปสู่การหมุนเวียนขององค์ประกอบทางเคมีในธรรมชาติ การอพยพทางชีวภาพ

หน้าที่ของกิจกรรมทางชีวธรณีเคมีของมนุษย์คือเกี่ยวข้องกับการอพยพของอะตอมทางชีวภาพซึ่งเพิ่มขึ้นหลายครั้งภายใต้อิทธิพลของกิจกรรมทางเศรษฐกิจของมนุษย์ บุคคลพัฒนาและใช้ประโยชน์ตามความต้องการของเขา จำนวนมากสารในเปลือกโลก ได้แก่ ถ่านหิน ก๊าซ น้ำมัน พีท หินดินดาน และแร่หลายชนิด ในขณะเดียวกันก็มีการเข้ามาของสารแปลกปลอมจากมนุษย์เข้าสู่ชีวมณฑลในปริมาณที่เกินกว่านั้น ค่าที่ถูกต้อง- สิ่งนี้นำไปสู่การเผชิญหน้าในภาวะวิกฤติระหว่างมนุษย์กับธรรมชาติ เหตุผลหลักวิกฤตการณ์ทางนิเวศที่กำลังใกล้เข้ามาถือเป็นแนวคิดทางเทคโนโลยีที่มองชีวมณฑลในแง่หนึ่งว่าเป็นแหล่งทรัพยากรทางกายภาพ และอีกด้านหนึ่งมองว่าเป็นท่อระบายน้ำทิ้งสำหรับการกำจัดขยะ

กระบวนการทางนิเวศน์วิทยาทั้งหมดเกิดขึ้นในระบบที่รวมถึงสิ่งมีชีวิตด้วย ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องสามารถแยกแยะสิ่งมีชีวิตออกจากสารประเภทอื่นได้ (อนินทรีย์ เฉื่อย สารเฉื่อยชีวภาพ ฯลฯ)

สิ่งมีชีวิตคือสิ่งที่ก่อให้เกิดจำนวนทั้งสิ้นของร่างกายทั้งหมด โดยไม่คำนึงว่าพวกมันจะอยู่ในกลุ่มที่เป็นระบบกลุ่มใดกลุ่มหนึ่งหรือกลุ่มอื่นก็ตาม มวลรวม (ในรูปแบบแห้ง) ของสิ่งมีชีวิตบนโลกคือ (2.4-3.6) * 10 12 ตัน

สิ่งมีชีวิตแยกออกจากกันไม่ได้และเป็นหน้าที่ของมัน เช่นเดียวกับพลังทางธรณีวิทยาที่ทรงพลังที่สุดประการหนึ่ง มันแสดงถึงความสามัคคีทางชีววิทยาระดับโมเลกุลที่แยกไม่ออกซึ่งเป็นระบบทั้งหมดด้วย คุณสมบัติลักษณะเป็นเรื่องธรรมดาตลอดยุคสมัยของการดำรงอยู่ตลอดจนยุคทางธรณีวิทยาแต่ละยุค การทำลายองค์ประกอบแต่ละส่วนของสิ่งมีชีวิตสามารถนำไปสู่การหยุดชะงักของระบบโดยรวม กล่าวคือ ไปสู่ภัยพิบัติด้านสิ่งแวดล้อมและการตายของระบบสิ่งมีชีวิตโดยรวม

มาดูบางส่วนกันมากที่สุด สารทั่วไปโดยไม่คำนึงถึงยุคทางธรณีวิทยาของการดำรงอยู่ของมัน

1. ระบบที่ประกอบด้วยสิ่งมีชีวิต (สิ่งมีชีวิต) สามารถเจริญเติบโตได้ กล่าวคือ มีขนาดเพิ่มขึ้น

2. สิ่งมีชีวิต (สิ่งมีชีวิต) ในระหว่างที่ดำรงอยู่นั้นยังคงรักษาไว้ได้มากที่สุด สัญญาณทั่วไปและสามารถถ่ายทอดคุณลักษณะเหล่านี้โดยการสืบทอด เช่น เป็นตัวพาและเครื่องส่ง

3. สิ่งมีชีวิตในช่วงชีวิตของมันสามารถพัฒนาได้ซึ่งแบ่งออกเป็นสองช่วง - ระยะตัวอ่อนและระยะหลังตัวอ่อน

4. สิ่งมีชีวิตในฐานะสิ่งมีชีวิตที่แยกจากกันมีความสามารถในการสืบพันธุ์ซึ่งทำให้แน่ใจได้ถึงการดำรงอยู่ของสายพันธุ์นี้มาเป็นเวลานาน (จากมุมมองทางประวัติศาสตร์)

5. สิ่งมีชีวิตมีลักษณะโดยการเผาผลาญโดยตรง

ระดับการจัดระเบียบของสิ่งมีชีวิต

สิ่งมีชีวิตในฐานะสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลกประกอบด้วยอาณาจักรหลายแห่ง (โปรคาริโอต สัตว์ พืช เห็ดรา) ซึ่งมีความสัมพันธ์ที่ซับซ้อน สิ่งมีชีวิตมีโครงสร้างที่ซับซ้อนและมีการจัดระเบียบในระดับต่างๆ ลองดูบางส่วนตามลำดับความซับซ้อน

1. โมเลกุลยีน (suborganismic) - รูปแบบพิเศษของการจัดระเบียบของสิ่งมีชีวิตที่มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดโดยไม่มีข้อยกเว้นซึ่งเป็นชุดของสารอินทรีย์และอนินทรีย์ต่าง ๆ ที่เชื่อมโยงถึงกันด้วยโครงสร้างบางอย่างและระบบกระบวนการทางชีวเคมีที่ทำให้เป็นไปได้ เพื่อรักษาชุดสารประกอบนี้ไว้เป็นระบบบูรณาการที่สามารถเจริญเติบโต พัฒนา สงวนตนเอง และสืบพันธุ์ได้ตลอดการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตนี้ กล่าวคือ จนกระทั่งตาย

2. เซลล์ - สิ่งมีชีวิตทั้งหมด (ยกเว้นรูปแบบชีวิตที่ไม่ใช่เซลล์) ถูกสร้างขึ้นโดยโครงสร้างพิเศษ - เซลล์ซึ่งมีโครงสร้างที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดซึ่งมีอยู่ในสิ่งมีชีวิตทั้งสองจากอาณาจักรพืชและสิ่งมีชีวิตจากอาณาจักรสัตว์และเชื้อรา สิ่งมีชีวิตบางชนิดประกอบด้วยเซลล์เดียว ดังนั้นสิ่งมีชีวิตดังกล่าวในระดับเซลล์จึงสอดคล้องกับระดับใหม่ขององค์กร - สิ่งมีชีวิต (ดูองค์กรระดับที่ห้า)

3. เนื้อเยื่อ - ลักษณะเฉพาะของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่ซับซ้อนซึ่งเซลล์มีความเชี่ยวชาญตามหน้าที่ที่พวกมันทำ ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของเนื้อเยื่อ - กลุ่มของเซลล์ที่มีต้นกำเนิดเดียวกัน โครงสร้างที่คล้ายกัน และทำหน้าที่เหมือนหรือคล้ายกัน พืชและสัตว์มีความโดดเด่นดังนี้: ในพืช, ผิวหนัง, ฐาน, เชิงกล, เนื้อเยื่อนำไฟฟ้าและเนื้อเยื่อเนื้อเยื่อ (เนื้อเยื่อการเจริญเติบโต) มีความโดดเด่น; ในสัตว์ - ผิวหนัง, ประสาท, กล้ามเนื้อและเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน

4. สารอินทรีย์ - ในสิ่งมีชีวิตที่มีการจัดระเบียบสูง เนื้อเยื่อจะสร้างโครงสร้างที่ออกแบบมาเพื่อทำหน้าที่บางอย่างซึ่งเรียกว่าอวัยวะ และอวัยวะต่างๆ จะรวมกันเป็นระบบอวัยวะ (เช่น กระเพาะอาหารเป็นส่วนหนึ่งของระบบย่อยอาหาร)

5. สิ่งมีชีวิต - ระบบอวัยวะถูกรวมเข้ากับระบบในระหว่างการทำงานซึ่งมีการตระหนักถึงกิจกรรมสำคัญของสิ่งมีชีวิตที่เฉพาะเจาะจง เป็นที่รู้กันว่ามีอยู่ในธรรมชาติ จำนวนมากสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว

6. ประชากร - สายพันธุ์ - บุคคลจากสายพันธุ์หนึ่งรวมตัวกันเป็นกลุ่มพิเศษที่อาศัยอยู่ในดินแดนเฉพาะที่กำหนดและครอบครองพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่ง ช่องนิเวศวิทยาซึ่งเรียกว่าประชากร และประชากรของสิ่งมีชีวิตที่เหมือนกันจะก่อตัวเป็นชนิดย่อยและสปีชีส์

7. Biogeocenotic - การจัดระเบียบของสิ่งมีชีวิตในระดับนี้เกี่ยวข้องกับความจริงที่ว่าประชากรจำนวนหนึ่งอาศัยอยู่ในดินแดนที่กำหนด ประเภทต่างๆ(ทั้งสัตว์และพืช เห็ดรา โปรคาริโอต และสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เซลล์) ซึ่งเชื่อมโยงถึงกันผ่านการเชื่อมต่อต่างๆ รวมถึงอาหารด้วย

8. ชีวมณฑลคือ ระดับสูงสุดองค์กรของสิ่งมีชีวิตบนโลกซึ่งเป็นกลุ่มของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่อาศัยอยู่บนโลกซึ่งเชื่อมโยงถึงกันโดยวัฏจักรขององค์ประกอบทางเคมีและสารประกอบทางเคมีของดาวเคราะห์ การหยุดชะงักของวงจรนี้อาจนำไปสู่ ภัยพิบัติระดับโลกและแม้กระทั่งความตายของสิ่งมีชีวิตทั้งปวง

ดังนั้น ระดับที่ 1-5 ของการจัดระเบียบจึงเป็นลักษณะของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด และระดับ 6-8 จึงเป็นลักษณะของการรวมตัวกันของสิ่งมีชีวิต ต้องจำไว้ว่ามนุษย์เป็นส่วนสำคัญของสิ่งมีชีวิตบนโลก แต่กิจกรรมของเขาเนื่องจากการมีอยู่ของสติปัญญานั้นแตกต่างอย่างมากจากกิจกรรมของสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ และถึงกระนั้นเขาก็เป็นส่วนสำคัญของธรรมชาติและ ไม่ใช่ "กษัตริย์"

คำอธิบายโดยย่อเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีของสิ่งมีชีวิต

สิ่งมีชีวิตเป็นระบบที่ซับซ้อนของสารประกอบอินทรีย์ชีวภาพ อินทรีย์ และอนินทรีย์ พบองค์ประกอบทางเคมีที่เสถียรเกือบทั้งหมดในสิ่งมีชีวิต มนุษย์รู้จักแต่ใน ปริมาณที่แตกต่างกัน- สิ่งเหล่านี้แบ่งออกเป็นไบโอจีนิกและไม่ใช่ไบโอจีนิกตามบทบาทในสิ่งมีชีวิต

พื้นฐานของสิ่งมีชีวิตคือสารประกอบอินทรีย์ชีวภาพและอินทรีย์ สารชีวภาพ ได้แก่ กรดนิวคลีอิก วิตามิน เป็นต้น สารเหล่านี้เรียกว่าชีวอินทรีย์เนื่องจากสารประกอบเหล่านี้ผลิตขึ้นในสิ่งมีชีวิต และหากไม่มีสารเหล่านี้ ชีวิตก็เป็นไปไม่ได้โดยพื้นฐาน (โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับโปรตีนและกรดนิวคลีอิก) ตัวอย่างของสารอินทรีย์ที่ประกอบเป็นสิ่งมีชีวิต ได้แก่ กรดอินทรีย์ (มาลิก อะซิติก แลคติก ฯลฯ) ยูเรีย และสารประกอบทางเคมีอื่นๆ

ลักษณะทั่วไปของสิ่งมีชีวิตในเซลล์ การจำแนกประเภทตามการมีอยู่ของนิวเคลียสในเซลล์

สิ่งมีชีวิตที่เป็นเซลล์มีอำนาจเหนือกว่าสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เซลล์และมีการจำแนกประเภทที่ซับซ้อน เมื่อศึกษาโครงสร้างของเซลล์พบว่าสิ่งมีชีวิตในรูปแบบเซลล์ส่วนใหญ่จำเป็นต้องมีออร์แกเนลล์พิเศษ - นิวเคลียส อย่างไรก็ตามในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตบางชนิดไม่มีนิวเคลียส นั่นเป็นเหตุผล สิ่งมีชีวิตของเซลล์แบ่งออกเป็นสอง กลุ่มใหญ่- นิวเคลียร์ (หรือยูคาริโอต) และไม่ใช่นิวเคลียร์ (หรือโปรคาริโอต) ในส่วนย่อยนี้เราจะพิจารณาโปรคาริโอต

โปรคาริโอต (ปลอดนิวเคลียร์) คือสิ่งมีชีวิตที่เซลล์ไม่มีนิวเคลียสที่แยกตัวออกจากกัน

สิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่นิวเคลียร์ ได้แก่ แบคทีเรียและสาหร่ายสีน้ำเงินแกมเขียว ซึ่งก่อตัวเป็นอาณาจักรโดรเบียนกิ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของอาณาจักรก่อนนิวเคลียร์หรือโปรคาริโอต ในทางปฏิบัติ แบคทีเรียมีความสำคัญมากที่สุด

ร่างกายของแบคทีเรียประกอบด้วยเซลล์หนึ่งเซลล์ที่มีรูปร่างต่างกัน ซึ่งมีเยื่อหุ้มและไซโตพลาสซึม ไม่มีออร์แกเนลล์ที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน เซลล์ประกอบด้วยโมเลกุล DNA หนึ่งโมเลกุล มันถูกปิดในวงแหวน ตำแหน่งของมันในไซโตพลาสซึมเรียกว่านิวครอยด์

ขึ้นอยู่กับรูปร่างของเซลล์ แบคทีเรียแบ่งออกเป็น cocci (ทรงกลม), bacilli (รูปแท่ง), vibrios (รูปโค้ง), spirilla (โค้งเป็นรูปเกลียว)

แบคทีเรียทวีคูณ การแบ่งสามัญ(ภายใต้เงื่อนไขที่เอื้ออำนวย แต่ละฝ่ายจะดำเนินการภายใน 20-30 นาที) เมื่อก้าวหน้า เงื่อนไขที่ไม่เอื้ออำนวยเซลล์แบคทีเรียจะกลายเป็นสปอร์ซึ่งมีความทนทานต่อปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิ ความชื้น การแผ่รังสีได้สูง เมื่อสัมผัสกับสภาวะที่เอื้ออำนวย สปอร์จะขยายตัว เยื่อหุ้มของพวกมันจะแตก และเซลล์แบคทีเรียจะเริ่มทำงานอย่างรวดเร็ว

ในความสัมพันธ์กับออกซิเจน พวกเขาแยกความแตกต่างระหว่างแบบไม่ใช้ออกซิเจน (พวกมันอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีออกซิเจนโมเลกุล) และแบบแอโรบิก (พวกมันต้องการ O2 ตลอดชีวิต) นอกจากนี้ยังมีแบคทีเรียที่สามารถมีชีวิตอยู่ได้ทั้งในสภาพแวดล้อมแบบแอโรบิกและแบบไม่ใช้ออกซิเจน

ชนิด เกณฑ์ และลักษณะทางนิเวศวิทยา

สิ่งมีชีวิตในธรรมชาติมีอยู่ในรูปแบบของหน่วยอนุกรมวิธานที่ไม่ต่อเนื่องแยกกัน - สปีชีส์ (สายพันธุ์ทางชีวภาพ)

สายพันธุ์ทางชีวภาพ (สายพันธุ์) - ชุดของบุคคลที่มีลักษณะทางสัณฐานวิทยาร่วมกัน, ทางชีวเคมี, ความคล้ายคลึงกันทางพันธุกรรม (ทางพันธุกรรม), ผสมข้ามพันธุ์กันได้อย่างอิสระและให้กำเนิดลูกหลานที่อุดมสมบูรณ์, ปรับให้เข้ากับสภาพความเป็นอยู่ที่คล้ายกัน, ครอบครองถิ่นที่อยู่บางแห่ง (พื้นที่กระจาย ) ในธรรมชาติเช่น ครอบครองช่องนิเวศน์เดียวกัน

สปีชีส์เกิดขึ้นจากประชากรและสปีชีส์ย่อย (อย่างหลังไม่ใช่ลักษณะของทุกสปีชีส์) สายพันธุ์ทางชีวภาพมีลักษณะตามเกณฑ์ต่อไปนี้:

1) พันธุกรรมเช่น บุคคลทุกคนในสายพันธุ์ที่กำหนดมีโครโมโซมชุดเดียวกัน

2) ทางชีวเคมีเช่นบุคคลทุกคนในสายพันธุ์นี้มีลักษณะเฉพาะด้วยสารประกอบทางเคมีชนิดเดียวกัน (กรดนิวคลีอิก ฯลฯ ) ซึ่งแตกต่างจากสารประกอบที่คล้ายกันของสายพันธุ์อื่น

3) สัณฐานวิทยาเช่น สิ่งมีชีวิตในสายพันธุ์เดียวกันมี สัญญาณทั่วไปภายนอกและ โครงสร้างภายในและมีลักษณะเฉพาะด้วยกระบวนการเดียวกันกับที่รับรองกิจกรรมในชีวิตของพวกเขา

4) นิเวศวิทยา เช่น บุคคลในสายพันธุ์ที่กำหนดมีความสัมพันธ์แบบเดียวกัน (แตกต่างจากสายพันธุ์อื่น) กับสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ

5) ประวัติศาสตร์ - บุคคลในสายพันธุ์ที่กำหนดมีต้นกำเนิดและอยู่ในกระบวนการเดียวกัน การพัฒนามดลูกผ่านวงจรเดียวกันของการพัฒนานี้ตามกฎหมายทางชีวภาพ

6) ทางภูมิศาสตร์ - บุคคลในสายพันธุ์ที่กำหนดอาศัยอยู่ในดินแดนหนึ่งและถูกปรับให้มีอยู่ในดินแดนนี้

ในศาสตร์แห่ง "นิเวศวิทยา" มีการใช้คำว่า "สายพันธุ์" หลากหลายประเภทดังต่อไปนี้

1. สายพันธุ์ที่เป็นอันตราย - ก่อให้เกิดความเสียหายทางเศรษฐกิจต่อมนุษย์หรือ ที่ก่อให้เกิดโรค- แนวคิดนี้สัมพันธ์กันเนื่องจากสายพันธุ์ใด ๆ ที่อาศัยอยู่บนโลกนี้ครอบครองช่องทางนิเวศน์ที่แน่นอนและมีบทบาททางนิเวศวิทยาบางอย่าง ตัวอย่างเช่น หมาป่าสามารถสร้างความเสียหายอย่างใหญ่หลวงต่อกิจกรรมทางเศรษฐกิจของมนุษย์ แต่มันเป็น "มนุษย์ที่มีระเบียบ" ตามธรรมชาติ และมีบทบาทสำคัญในการ "คัดแยก" บุคคลที่ไม่สามารถดำรงชีวิตได้ในสายพันธุ์ที่มันกินอยู่

2. สายพันธุ์ที่สูญพันธุ์คือสายพันธุ์ที่สูญพันธุ์ไปจากกระบวนการวิวัฒนาการ เช่น เพเทอโรแดคทิล

3. สัตว์ใกล้สูญพันธุ์คือสัตว์ที่มีคุณสมบัติไม่สอดคล้องกัน สภาพที่ทันสมัยการดำรงอยู่และความสามารถทางพันธุกรรมในการปรับตัวให้เข้ากับชีวิตในสภาวะใหม่หมดลงแล้ว สายพันธุ์ดังกล่าวสามารถเก็บรักษาไว้ได้เฉพาะผลจากการเพาะปลูกที่สมบูรณ์ (ระบุไว้ใน Red Book)

4. สัตว์ใกล้สูญพันธุ์ - สายพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตที่อยู่ภายใต้การคุกคามของการสูญพันธุ์เนื่องจากความจริงที่ว่าจำนวนบุคคลที่รอดชีวิตไม่เพียงพอสำหรับการสืบพันธุ์ของสายพันธุ์ แต่ในทางพันธุกรรมแล้วสายพันธุ์นั้นมีโอกาสที่ดีในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพ สภาพแวดล้อมภายนอก(ระบุไว้ใน Red Book ว่าเป็นสายพันธุ์ที่ถูกคุกคาม)

5. สายพันธุ์ที่ได้รับการคุ้มครอง - สายพันธุ์ที่จงใจทำร้ายบุคคลและการละเมิดถิ่นที่อยู่ของมันเป็นสิ่งต้องห้ามโดยการกระทำทางกฎหมายบางประการในระดับต่าง ๆ (ระหว่างประเทศ, รัฐ, ท้องถิ่น) เช่นสีดำ ฯลฯ

โครงสร้างของสปีชีส์คือมันถูกสร้างขึ้นโดยแต่ละบุคคลรวมกันเป็นประชากรและสปีชีส์ย่อย การมีอยู่ของชนิดย่อยนั้นเป็นลักษณะเฉพาะของชนิดที่มีเท่านั้น พื้นที่ขนาดใหญ่โดดเด่นด้วยเงื่อนไขที่หลากหลาย

ประชากรคือกลุ่มของบุคคลในสายพันธุ์ที่กำหนด ซึ่งสามารถผสมพันธุ์และให้กำเนิดลูกหลานได้ครบถ้วน โดยอาศัยอยู่ในดินแดนที่กำหนดซึ่งมีขอบเขตตามธรรมชาติกับดินแดนอื่น ซึ่งทำให้ยากต่อการข้ามระหว่างบุคคลในประชากรที่กำหนดกับบุคคลอื่น ควรจำไว้ว่าหน่วยนิเวศน์ของสายพันธุ์คือประชากร

ประชากร ประเภทต่างๆการอาศัยอยู่ในดินแดนที่กำหนดก่อให้เกิด biocenosis ซึ่งประชากรเหล่านี้เชื่อมโยงถึงกันด้วยการเชื่อมต่อต่าง ๆ รวมถึงอาหารด้วย

สารอนินทรีย์และบทบาทในสิ่งมีชีวิต

สิ่งมีชีวิตเช่นเดียวกับสารอื่น ๆ ถูกสร้างขึ้นโดยอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีที่เป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบอนินทรีย์และอินทรีย์ซึ่งรวมกันก่อให้เกิดสิ่งมีชีวิตซึ่งแตกต่างในเชิงคุณภาพจากสารประกอบเคมีอนินทรีย์และอินทรีย์แต่ละชนิด

สารอนินทรีย์คือสารที่ไม่มีอะตอมของคาร์บอน (ยกเว้นคาร์บอนเอง ออกไซด์ กรดคาร์บอนิก เกลือ โรเดน ไฮโดรเจนไทโอไซยาเนต ไทโอไซยาไนด์ ไซยาโนเจน ไฮโดรเจนไซยาไนด์ ไซยาไนด์)

องค์ประกอบของสิ่งมีชีวิตประกอบด้วยน้ำ เกลือโซเดียม โพแทสเซียม แคลเซียม และองค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ

คำอธิบายโดยย่อเกี่ยวกับบทบาทของออกไซด์ ไฮดรอกไซด์ และเกลือบางชนิดในสิ่งมีชีวิต

จากออกไซด์ในสิ่งมีชีวิต คุ้มค่ามากมีคาร์บอนไดออกไซด์ (คาร์บอนไดออกไซด์, คาร์บอนมอนอกไซด์ (IV), คาร์บอนไดออกไซด์) สารนี้เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ของการหายใจ (สำหรับสิ่งมีชีวิตทุกชนิด!) เมื่อละลายในน้ำ (เช่นในไซโตพลาสซึม พลาสมาในเลือด ฯลฯ ) คาร์บอนไดออกไซด์จะก่อตัวเป็นกรดคาร์บอนิก ซึ่งเมื่อแยกตัวออก จะแตกตัวเป็นไอออนไบคาร์บอเนต (HCO 3) และไอออนคาร์บอเนต (CO 2-3) ก่อตัว (ร่วมกัน) ระบบบัฟเฟอร์คาร์บอเนตรักษาเสถียรภาพปฏิกิริยาของสิ่งแวดล้อม CO 2 ส่วนเกินจะถูกกำจัดออกจากร่างกายอันเป็นผลมาจากกระบวนการที่เกิดขึ้นในระหว่าง (ในสิ่งมีชีวิตทั้งหมด: ทั้งพืชและสัตว์)

ไฮดรอกไซด์ที่สำคัญที่สุดที่มีอยู่ในสิ่งมีชีวิต ได้แก่ คาร์บอนิก (H 2 CO 3) ฟอสฟอริก (H 3 PO 4) และกรดอื่น ๆ ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น (โดยใช้ตัวอย่างของกรดคาร์บอนิก) ไฮดรอกไซด์เหล่านี้มีส่วนช่วยในการสร้างระบบบัฟเฟอร์ในสารละลายที่เป็นน้ำ ซึ่งนำไปสู่การรักษาเสถียรภาพของสภาพแวดล้อมปฏิกิริยาในโปรโตพลาสซึมหรือตัวกลางของเหลวอื่น ๆ ที่มีอยู่ในร่างกาย กรดฟอสฟอริกมีบทบาทอย่างมากในการก่อตัวของสารประกอบที่มีฟอสฟอรัสต่างๆ (ตัวอย่างเช่นในการก่อตัวของ ADP จาก AMP หรือ ATP จาก ADP; ATP - adenosine triphosphate, ADP - adenosine diฟอสเฟต, AMP - adenosine monophosphate; สารเหล่านี้เล่น มีบทบาทสำคัญในกระบวนการสลายและดูดซึม)

กรดไฮโดรคลอริก (ไฮโดรคลอริก) (HCI) ก็มีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตเช่นกัน มันมีอยู่ใน น้ำย่อยหรือในสารละลายที่ช่วยย่อยอาหาร (เช่น ในกระเพาะของมนุษย์)

ในสิ่งมีชีวิตจะพบว่ามีสถานะแยกตัวออก เช่น ในรูปของไอออน ลองพิจารณาบทบาททางชีววิทยาของแอนไอออนบางชนิด (ไอออนที่มีประจุลบ) และแคตไอออน (ไอออนที่มีประจุบวก) ในสิ่งมีชีวิต

คำอธิบายโดยย่อเกี่ยวกับบทบาททางชีววิทยาของแคตไอออน

ในสิ่งมีชีวิต แคตไอออนต่อไปนี้มีความสำคัญมากที่สุด: K +, Ca 2+, Na +, Mg 2+, Fe 2+, Mn 2+ และอื่นๆ อีกมากมาย

1. โซเดียมไอออนบวก (Na +) ไอออนเหล่านี้จะทำให้เกิดความแน่นอน แรงดันออสโมติก(แรงดันออสโมติกเกิดขึ้นในสารละลายที่เป็นน้ำและเป็นแรงภายใต้อิทธิพลของการออสโมซิสนั่นคือ การแพร่กระจายของสารทางเดียวผ่านเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้) นอกจากนี้ เมื่อใช้ร่วมกับโพแทสเซียมไอออนบวก (K+) เนื่องจากการซึมผ่านที่แตกต่างกัน เยื่อหุ้มเซลล์พวกเขาสร้างสมดุลของเมมเบรนซึ่งเกิดความแตกต่างในศักยภาพทางชีวเคมีซึ่งทำให้มั่นใจในการนำไฟฟ้าของเซลล์และเนื้อเยื่อของร่างกาย มีส่วนร่วมในการเผาผลาญน้ำและไอออนของร่างกายโดยรวม ป้อนเนื้อหา (เซลล์) ในแบบฟอร์ม สารละลายที่เป็นน้ำโซเดียมคลอไรด์ สัตว์และมนุษย์อาจสูญเสียโซเดียมคลอไรด์จำนวนมากอันเป็นผลมาจากการมีเหงื่อออก ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพลดลงอย่างมาก ไอออนเหล่านี้ร่วมกับแอนไอออนอินทรีย์และอนินทรีย์บางชนิดจะควบคุม ความสมดุลของกรดเบส(ตัวอย่างเช่นกับ HCO - 3, CH 3 COO - ไอออน ฯลฯ )

2. K + ไพเพอร์ ไอออนเหล่านี้เมื่อรวมกับไอออน Na + จะสร้างสมดุลของเมมเบรน พวกมันกระตุ้นการสังเคราะห์โปรตีน และในสัตว์และมนุษย์ชั้นสูงพวกมันจะส่งผลต่อจังหวะการเต้นของหัวใจ K+ ไอออนเป็นส่วนหนึ่งของปุ๋ยแมคโคร - โปแตช และส่งผลอย่างมากต่อผลผลิตของพืชเกษตร

3. Ca 2+ ไพเพอร์ ไอออนเหล่านี้เป็นปฏิปักษ์ของไอออน K + (กล่าวคือ พวกมันให้ผลตรงกันข้ามเมื่อเปรียบเทียบกับไอออนหลัง) พวกมันเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างเมมเบรนซึ่งก่อตัวเป็นสารเพคติน สารระหว่างเซลล์ในสิ่งมีชีวิตของพืช ไอออนเหล่านี้ในองค์ประกอบของเกลือแคลเซียมมีส่วนร่วมในการก่อตัวของสิ่งที่สำคัญที่สุด เนื้อเยื่อเกี่ยวพัน- กระดูกซึ่งประกอบเป็นโครงกระดูกของสัตว์มีกระดูกสันหลังและมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ (เช่น coelenterates เป็นต้น) พวกเขาควบคุมกระบวนการสร้างเซลล์และมีส่วนร่วมในการดำเนินการ การหดตัวของกล้ามเนื้อมีบทบาทสำคัญในการแข็งตัวของเลือดและกระบวนการอื่นๆ

4. มก. 2+ ไพเพอร์ บทบาทของไอออนเหล่านี้คล้ายคลึง (ในบางกรณี) กับบทบาทของไอออน Ca 2+ และมีอยู่ในสิ่งมีชีวิตในสัดส่วนที่แน่นอน นอกจากนี้ไอออน Mg 2+ ยังเป็นส่วนหนึ่งของเม็ดสีสังเคราะห์แสงที่สำคัญที่สุดของพืชนั่นคือคลอโรฟิลล์กระตุ้นการสังเคราะห์ DNA และมีส่วนร่วมในการเผาผลาญพลังงาน

5. ไอออน Fe 2+ พวกมันมีบทบาทสำคัญในชีวิตของสัตว์หลายชนิด เนื่องจากพวกมันเป็นส่วนหนึ่งของเม็ดสีทางเดินหายใจที่สำคัญที่สุด นั่นก็คือฮีโมโกลบิน ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการหายใจ พวกมันเป็นส่วนหนึ่งของโปรตีนของกล้ามเนื้อ - ไมโอโกลบินและมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์คลอโรฟิลล์เช่น ไอออน Fe 2+ เป็นพื้นฐานของสารประกอบซึ่งกระบวนการรีดอกซ์จำนวนมากเกิดขึ้น

6. ไอออน Cu 2+, Mn 2+, Cr 3+ และไอออนอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่งก็มีส่วนร่วมในกระบวนการรีดอกซ์ที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตต่างๆ (ไอออนเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบออร์แกโนเมทัลลิกที่ซับซ้อน)

คำอธิบายโดยย่อเกี่ยวกับบทบาททางชีววิทยาของแอนไอออนบางชนิด

แอนไอออนที่สำคัญที่สุดคือ H 2 PO - 4, HPO 2-4, Cl -, I -, PO 3-4, Br -, F -, HCO - 3, NO - 3, SO 2-4 และอื่น ๆ อีกมากมาย เรามาพิจารณาบทบาทของไอออนบางส่วนในสิ่งมีชีวิตต่างๆ กัน

1. ไนเตรตและไนไตรต์ไอออน (NO - 3, NO - 2 ตามลำดับ)

ไอออนที่มีไนโตรเจนมีบทบาทสำคัญในสิ่งมีชีวิตในพืชเนื่องจากมีไนโตรเจนที่ถูกผูกไว้และถูกนำมาใช้ (พร้อมกับแอมโมเนียมไอออนบวก - NH + 4) สำหรับการสังเคราะห์ "สารแห่งชีวิต" ที่มีไนโตรเจน - โปรตีนและกรดนิวคลีอิก เมื่อไอออนเหล่านี้ส่วนเกินเข้าสู่ร่างกายของพืช พวกมันจะสะสมอยู่ในนั้นและเมื่อเข้าไปในร่างกายของมนุษย์และสัตว์ (ในฐานะส่วนหนึ่งของอาหาร) อาจทำให้เกิดการรบกวนในการเผาผลาญของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ (“พิษของไนเตรตและไนไตรท์”) ทำให้จำเป็นต้องใช้ปุ๋ยไนโตรเจนอย่างเหมาะสมที่สุดเมื่อนำไปใช้กับดิน

2. ไอออนของไฮโดรและไดไฮโดรเจนฟอสเฟต (HPO 2-4, H 2 PO 4 - ตามลำดับ)

ไอออนเหล่านี้เกี่ยวข้องกับเมแทบอลิซึมและมีความจำเป็นในการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิก โมโน- ได- และไตรอะดีโนซีน ฟอสเฟต ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการ การเผาผลาญพลังงานและการสังเคราะห์สารอินทรีย์ในสิ่งมีชีวิตต่างๆ (พืช สัตว์ ฯลฯ) ไอออนเหล่านี้มีส่วนในการรักษาสมดุลของกรด-เบส โดยรักษาความสม่ำเสมอของปฏิกิริยาของสิ่งแวดล้อมภายในขอบเขตที่กำหนด

3. ซัลเฟตไอออน (SO 2 4) เป็นแหล่งของกำมะถันที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์กรดอัลฟาอะมิโนธรรมชาติที่มีกำมะถันซึ่งใช้ในการผลิตโปรตีน จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์วิตามินและเอนไซม์บางชนิด (ในสิ่งมีชีวิตในพืช) ในสิ่งมีชีวิตของสัตว์ ซัลเฟตไอออนเป็นผลมาจากปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางของสารประกอบเคมีที่เกิดขึ้นในตับ

4. ไอออนเฮไลด์ (Cl - คลอไรด์ไอออน, Br - ไอออนโบรไมด์, I - ไอออนไอโอไดด์, F - ฟลูออไรด์ไอออน) พวกมันเป็นตัวตอบโต้สำหรับแคตไอออน (โดยเฉพาะ Cl -) นั่นคือพวกมันสร้างระบบที่เป็นกลางด้วยแคตไอออน ระบบไอออน (แคตไอออนและแอนไอออน) จะสร้างแรงดันออสโมติกและแรงเหวี่ยงร่วมกับน้ำ คลอไรด์ไอออนเป็นองค์ประกอบหลักสำหรับสัตว์ และไอออนเฮไลด์ที่เหลือเป็นองค์ประกอบขนาดเล็ก กล่าวคือ ที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตใดๆ ในปริมาณน้อย (ไมโคร-) ความสำคัญของไอออนไอโอไดด์คือพวกมันเป็นส่วนหนึ่งของฮอร์โมนที่สำคัญที่สุด - ไทรอกซีนและส่วนเกินและการขาดไอออนเหล่านี้นำไปสู่การปรากฏตัวของโรคต่าง ๆ ในมนุษย์ (myxidema และ โรคเกรฟส์- ฟลูออไรด์ไอออนส่งผลต่อการเผาผลาญใน เนื้อเยื่อกระดูกฟัน โบรไมด์ ไอออน เป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบเคมีที่มีอยู่ในต่อมใต้สมอง

ลักษณะทั่วไปและการจำแนกประเภทของสารประกอบอินทรีย์ที่ประกอบเป็นสิ่งมีชีวิตและบทบาททางนิเวศวิทยา

สารที่มีอะตอมของคาร์บอน (ไม่รวมคาร์บอน, ออกไซด์, กรดคาร์บอนิก, เกลือ, โรเดน, โรเดน-ไฮโดรเจน, ไทโอไซยาไนด์, ไซยาโนเจน, ไฮโดรเจนไซยาไนด์, ไซยาไนด์, คาร์บอนิลและคาร์ไบด์) เรียกว่าอินทรีย์

สารอินทรีย์มีการจำแนกประเภทที่ซับซ้อนมาก สารเหล่านี้บางชนิดไม่พบในสิ่งมีชีวิต (ไม่ว่าจะมีชีวิตหรือตายไปแล้ว) พวกมันได้มาจากการประดิษฐ์และไม่เกิดขึ้นในธรรมชาติ สารประกอบอินทรีย์จำนวนหนึ่งไม่ได้ถูก "ดูดซึม" โดยสิ่งมีชีวิต เช่น ไม่สลายตัวในธรรมชาติภายใต้อิทธิพลของตัวย่อยสลายและสารทำลายล้าง สารประกอบดังกล่าว ได้แก่ โพลีเอทิลีน, SMS (สารสังเคราะห์ ผงซักฟอก) ยาฆ่าแมลงบางชนิด เป็นต้น ดังนั้น เมื่อใช้สารอินทรีย์ที่มนุษย์ได้มาทางเคมี จึงจำเป็นต้องคำนึงถึงความสามารถในการรับการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ภายใต้สภาวะทางธรรมชาติ กล่าวคือ "การดูดซึม" ของสารเหล่านี้โดยชีวมณฑล

สารอินทรีย์ที่มีอยู่ในร่างกายมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อระบบนิเวศ การขาดแคลน ส่วนเกิน หรือการขาดหายไปของสารใดชนิดหนึ่งจะนำไปสู่การเกิดอย่างใดอย่างหนึ่ง โรคต่างๆหรือถึงแก่ความตายของสิ่งมีชีวิตนี้ ที่สำคัญที่สุดคือกรดนิวคลีอิก คาร์โบไฮเดรต ไขมัน และวิตามิน

แนวคิดเรื่องสารอินทรีย์หรืออนินทรีย์มีขนาดเล็กเกินไปและนำแนวคิดนี้มาแทนที่ สิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล.

ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 V.I. Vernadsky ให้คำจำกัดความของแนวคิดนี้

สิ่งมีชีวิต -กลุ่มของสิ่งมีชีวิตทั้งชุดโดยไม่คำนึงถึงความเกี่ยวข้องอย่างเป็นระบบของพวกมัน

คำจำกัดความไม่ปรากฏเนื่องจากขนาด

มวลของสิ่งมีชีวิตมีขนาดค่อนข้างเล็กและมีค่าประมาณ 2.4-3.6 10 12 ตัน (น้ำหนักแห้ง) และน้อยกว่า 10 −6 มวลของเปลือกโลกอื่นๆ แต่มันเป็น "พลังธรณีเคมีที่ทรงพลังที่สุดแห่งหนึ่งในโลกของเรา"

คุณสมบัติพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล

1. ความสามารถในการควบคุมพื้นที่ว่างอย่างรวดเร็วนี้ เชื่อมต่อทั้งสองด้วย ความสามารถในการสืบพันธุ์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสิ่งมีชีวิตที่ง่ายที่สุด และด้วยความจริงที่ว่าสิ่งมีชีวิตจำนวนมากเพิ่มพื้นผิวร่างกายของพวกเขาอย่างมีนัยสำคัญเมื่อพวกมันเติบโต (เช่น พืช หรือขอบเขตของชุมชน)
2. การเคลื่อนไหวเชิงรุกและเชิงรับการเคลื่อนไหวอย่างแข็งขันของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล- การเคลื่อนไหวอย่างอิสระของสิ่งมีชีวิตที่ต้องใช้พลังงาน: ปลาสามารถว่ายทวนกระแสน้ำได้ นกบินทวนแรงโน้มถ่วง ฯลฯ การเคลื่อนที่แบบพาสซีฟของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล- การเคลื่อนไหวที่ไม่ต้องใช้พลังงาน - อยู่ภายใต้อิทธิพลของพลังธรรมชาติ - แรงโน้มถ่วง, แรงโน้มถ่วง ฯลฯ
3. ความมั่นคงของสิ่งมีชีวิต(สิ่งมีชีวิต) ในช่วงชีวิตและสลายตัวอย่างรวดเร็ว(เนื่องจากการกระทำของผู้ย่อยสลาย) หลังความตาย
   ถ้าเราพูดถึงองค์ประกอบทางเคมีก็เนื่องจากคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิตนี้จึงมีส่วนร่วมในสิ่งต่าง ๆ - ฯลฯ
4. การปรับตัวของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลในระดับสูงให้เข้ากับสภาพแวดล้อมความจริงที่ว่าสิ่งมีชีวิตได้เรียนรู้ทั้ง 3 สภาพแวดล้อม ได้แก่ ดิน น้ำ และอากาศ ไม่ใช่เรื่องน่าประหลาดใจอีกต่อไป นอกจากนี้ยังมีจุลินทรีย์ที่สามารถทนต่ออุณหภูมิทั้งสูงและต่ำมากได้
5. ปฏิกิริยาทางชีวเคมีความเร็วสูงของสิ่งมีชีวิตแท้จริงแล้ว ความเร็วของปฏิกิริยาในสิ่งมีชีวิตนั้นไม่เกินสองสามนาที ความเร็วของวัฏจักรคาร์บอนคือหลายปี (ไม่เกิน 10)
   Vernadsky เชื่อว่าหินตะกอนส่วนใหญ่เกิดจากของเสียจากสิ่งมีชีวิต และนี่คือชั้นหนาประมาณ 3 กม.!
   

อัตราการต่ออายุของสิ่งมีชีวิตสูง- มีการคำนวณว่าโดยเฉลี่ยสำหรับชีวมณฑลคือ 8 ปี ในขณะที่บนบกคือ 14 ปี และสำหรับมหาสมุทรซึ่งสิ่งมีชีวิตที่มีช่วงชีวิตสั้น (เช่น แพลงก์ตอน) มีอิทธิพลเหนือกว่า คือ 33 วัน เนื่องจากอัตราการต่ออายุที่สูงตลอดประวัติศาสตร์ของชีวิต มวลรวมของสิ่งมีชีวิตที่ผ่านเข้าไปในชีวมณฑลจึงมีค่าประมาณ 12 เท่าของมวลโลก มีเพียงส่วนเล็ก ๆ เท่านั้น (เศษของเปอร์เซ็นต์) เท่านั้นที่ถูกเก็บรักษาไว้ในรูปแบบของสารอินทรีย์ตกค้าง (ในคำพูดของ V.I. Vernadsky "เข้าสู่ธรณีวิทยา") ส่วนที่เหลือจะรวมอยู่ในกระบวนการหมุนเวียน

หน้าที่ของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล

1. ฟังก์ชั่นพลังงาน
   ผู้ผลิตดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์ โดยเปลี่ยนสารอนินทรีย์ให้เป็นสารอินทรีย์ ในขณะที่ผู้ย่อยสลายจะสลายสารอินทรีย์ให้เป็นสารอนินทรีย์ พลังงานส่วนหนึ่งในกระบวนการถูกแปลงเป็นความร้อน
2. ความเข้มข้นของสิ่งมีชีวิต
   อันเป็นผลมาจากกิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตทำให้มีสารบางชนิดสะสมอยู่
3. ทำลายล้าง
   นี่เป็นผลมาจากการทำงานของพลังงาน - อินทรียวัตถุสลายตัวอันเป็นผลมาจากวัฏจักรของสารและผ่านเข้าไปในรูปแบบแร่ (อนินทรีย์)
4. ฟังก์ชั่นการสร้างสภาพแวดล้อมของสิ่งมีชีวิต
   สิ่งมีชีวิตเปลี่ยนแปลงและเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อม

5. ขนส่ง
   ปฏิกิริยาทางโภชนาการของสิ่งมีชีวิตนำไปสู่การเคลื่อนที่ขององค์ประกอบทางเคมีและสารจำนวนมหาศาลต่อแรงโน้มถ่วงและไปในทิศทางแนวนอน
   

เพิ่มเติมในหัวข้อนี้: