168678 (625169), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Біосферні зв'язки складалися протягом тривалого часу, у природі немає видів небажаних, непотрібних. Система зв'язків у біосфері поки розшифрована лише в загальних рисах. Найголовнішою ланкою управління біосферою є енергія Сонця, другорядною – енергія Землі, енергія радіоактивного розпаду елементів. Неживою речовиною біосфери керують продуценти, ними - консументи, діяльність яких визначають зворотні зв'язки, що йдуть від продуцентів, і т.д. У цілому біосфера схожа на єдиний гігантський супер-організм, в якому автоматично підтримується гомеостаз - динамічна сталість фізико-хімічних та біологічних властивостей внутрішнього середовища та стійкість основних його функцій,
В. І. Вернадському належить відкриття й такого основного закону біосфери: "Кількість живої речовини є планетною константою з часів архейської ери, тобто за весь геологічний час". За цей час живий світ Землі морфологічно змінився невпізнанно, але ці зміни не впливали ні на загальну кількість живої речовини, ні на її валовий склад.
Однією з найважливіших особливостей біосфери є різноманітність живих організмів, яка утворилась протягом тривалої еволюції і привела біосферу до стабільності в часі. У природі живі організми перебувають у постійній взаємодії як всередині одного роду, так і в біоценозі. Другою особливістю біосфери є нерівномірність, мозаїчність її структури, так би мовити, її абсолютна асиметрія. Асиметричним є розподіл і співвідношення материків та океанів, гірських хребтів, великих водо акумулятивних рівнин і гідрографічної системи; розподіл життя і живої речовини на суходолі та в океані також нерівномірний. Найбільша концентрація живої речовини характерна для мілководних зон і поверхневих шарів води, які включають нашарування планктону в морях і океанах, а також вологі, помірні субтропічні і тропічні пояси на суші. Найменшою концентрація живої речовини є в полярних і субполярних та посушливих районах і в пустелях, високо в горах і в океанських глибинах. Життя в атмосфері, як правило, зустрічається дуже рідко. На континентах жива і біогенна речовина в основному сконцентрована в низинах та рівнинах, у заплавах і гирлах річок, у мілких озерах, вологих лісах, преріях, степах та ін.
Розрізняють кілька рівнів організації живої речовини на Землі. Рівень - це сфера дії специфічних законів, що виражаються у вигляді різних біосистем, що якісно відрізняються одна від одної. В усьому різноманітті живої матерії виділяють шість основних рівнів її організації: молекулярний, клітинний, організменний, популяційно-видовий, біогеоценотичний (екосистемний) і біосферний. Деякі автори називають основними тільки три структурні підрозділи: клітинні, організменні і популяційно-біоценотичні. Інші вважають за необхідне виділити не шість, а більше рівнів, додавши до них ще такі, як тканинний, органний, популяційний окремо від видового і біоценотичний окремо від біогеоценотичного. Рівнева ієрархія, яка склалася в результаті тривалої еволюції біосфери, обумовлює стійкість і цілісність органічного світу.
Крім того, життя на нашій планеті існує в неклітинній і клітинній формах.
Неклітинна форма живої речовини представлена вірусами, які позбавлені подразливості й власного синтезу білка. Найпростіші віруси складаються лише з білкової оболонки й молекули ДНК або РНК, що становить серцевину вірусу. Іноді віруси виділяють в особливе царство живої природи – Vira. Вони можуть розмножуватися тільки усередині певних живих клітин. Віруси повсюдно поширені в природі і є загрозою для всього живого. Поселяючись у клітинах живих організмів, вони викликають їхню смерть. Описано близько 500 вірусів, що вражають теплокровних хребетних, і близько 300 вірусів, що знищують вищі рослини. Більше половини хвороб людини зобов'язані своїм розвитком дрібним вірусам (вони в 100 разів менше бактерій). Це поліомієліт, віспа, грип, інфекційний гепатит, жовта лихоманка й ін.
Клітинні форми життя представлені прокаріотами й еукаріотами. До прокаріотів відносять різні бактерії. Еукаріоти - це всі вищі тварини й рослини, а також одноклітинні й багатоклітинні водорості, гриби й найпростіші. [3]
Зазначимо головні особливості основних шести рівнів організації життя.
1. Молекулярний рівень життя. Елементарні структурні одиниці цього рівня – хімічні речовини. Серед них ті, що несуть спадкову інформацію молекули ДНК, РНК, ферменти, амінокислоти, високоенергетичні речовини (АТФ, цукри) та ін. Основні явища молекулярного рівня життя - біосинтез, реплікації, мутації, передача інформації, фізико-хімічні реакції, акумуляція в хімічних зв'язках енергії. Виявлення суті процесів, що відбуваються на цьому рівні, допомагає зрозуміти деякі явища на наступних рівнях організації живого. Основна стратегія життя на молекулярному рівні – здатність створювати живу речовину і кодувати інформацію, набуту в умовах навколишнього середовища, що змінюються.
2. Клітинний рівень життя. Структурними елементами тут виступають різні органоїди. Здатність до самовідтворення собі подібних, включення різних хімічних елементів Землі у вміст клітини, регуляція хімічних реакцій, запасання і витрачання енергії - основні процеси даного рівня. Функціональна спеціалізація клітини (нервової, видільної, провідної, покривної чи іншої тканини) є регулятором функціонування даної біосистеми. Основна стратегія життя клітинного рівня - залучення хімічних елементів Землі і енергії сонячного випромінювання до живих біосистем.
Клітина є цілісною системою, яка має специфічні властивості даного рівня. Разом з тим, вона в усьому розмаїтті форм і функцій є частиною багатоклітинного організму і виступає основним структурним елементом організменного рівня організації живого.
3. Організменний рівень організації життя притаманний багатоклітинним біосистемам. Тут життя представлене у вигляді рослин, тварин, у тому числі людини, грибів і різноманітних мікроорганізмів. Всі вони є структурними одиницями цього рівня.
У будь-якого представника організменного рівня виявляються такі "нові" властивості порівняно з попереднім рівнем, які завжди ототожнювалися з поняттям живої матерії. До цих властивостей належать живлення, дихання, подразнення, рухомість, виділення, розмноження, ріст, розвиток, поведінка, тривалість життя, плодючість, спосіб життя, взаємовідносини з навколишнім середовищем. Всі названі процеси характеризують організм як цілісну саморегульовану біосистему. В основі процесів управління (регулювання) організмів лежить біологічна (вірніше, генетична) інформація, яка визначає тенденцію функціонування і розвитку в онтогенезі, забезпечуючи гармонійну відповідність особини і середовища існування.
Всі процеси управління в організмі мають подвійну спрямованість: стратегічну (еволюційну) і оперативну (адаптаційну). Це зумовлює подвійність основної стратегії життя: 1) орієнтація організму (особини) на виживання в умовах навколишнього середовища, що постійно змінюються; 2) орієнтація на забезпечення тривалого існування його популяції, виду.
4. Популяційно-видовий рівень організації життя. Об'єднання споріднених особин у популяції, а популяцій у види приводить до виникнення нових властивостей системи, які відрізняються від попередніх рівнів організації живого. На цьому рівні властивості індивідів лише пояснюють, ілюструють картину групової форми життя популяції та виду. Основні ознаки виражаються в "надорганізменних" характеристиках: народжуваність, смертність, структура (статева, етологічна, вікова, просторова та ін.), щільність, чисельність, функціонування в природі.
Основна стратегія життя популяційно-видового рівня виявляється:
1) у більш повному використанні можливостей середовища існування і накопиченні у зв'язку з цим "досвіду" в інформаційній системі;
2) у прагненні до якнайдовшого (до нескінченності) існування у світі;
3) у збереженні властивостей виду і самостійного розвитку з урахуванням "досвіду".
5. Біогеоценотичний рівень організації життя. Популяції та види - цілісні природні утворення. Але вони як частини, як структурні одиниці органічно включаються в біосистеми більш високого рангу - біогеоценози. Даний рівень характеризується багатьма надорганізменними властивостями. До них належать структура екосистеми, видовий і кількісний склад населення, типи біотичних зв'язків, харчові ланцюги, біомаса, трофічні рівні, продуктивність, енергетика, стійкість та багато іншого. Організуючі властивості виявляються в кругообігу речовин і потоці енергії, саморегулюванні й динамічній стійкості, автономності, відкритості (замкненості) системи, сезонних змінах, історичності. Основними функціональними одиницями тут виступають популяції (види), харчові зв'язки і піраміди енергії.
Основна стратегія життя біогеоценотичного рівня - активне використання всього різноманіття можливостей навколишнього середовища і створення сприятливих умов розвитку і процвітання життя в усьому його розмаїтті.
6. Біосферний рівень організації життя. Основними структурними елементами тут виступають біогеоценози, оточуюче їх середовище, тобто географічна оболонка Землі (атмосфера, ґрунт, гідросфера, сонячна радіація, космічне випромінювання та ін.), антропогенний вплив. У загальному вигляді В. І. Вернадський основними структурними компонентами біосфери назвав живу, косну і біокосну речовину з їх унікальними життєво важливими функціями. Для цього рівня організації характерні: активна взаємодія живої і неживої речовин планети; біологічний кругообіг речовин і потоки енергії з геохімічними циклами, що входять до нього; активна матеріально-енергетична і біогеохімічна участь живої речовини в усіх ланках кругообігу; господарська і етнокультурна діяльність людини.
Основна стратегія життя біосферного рівня - прагнення забезпечити динамічну стійкість біосфери як найбільшої екосистеми на планеті Земля.
Різноманіття форм і рівнів організації життя виявляється не тільки в їх різному складі, будові і функціональних зв'язках. Головна відмінність між рівнями організації живої матерії полягає в їх основних стратегічних властивостях. У них відбивається, з одного боку, принципова відмінність істотних якостей окремих рівнів, з іншого - глибоке взаємопроникнення структурних рівнів. [4]
2.2 Функції живої речовини
Поняття "жива речовина", як уже говорилося вище, введене В. І. Вернадським. У порівнянні з іншими речовинами біосфери (біогенною, косною, біокосною, радіоактивним, розсіяними атомами й речовиною космічного походження) жива речовина відіграє найбільшу роль і виконує ряд найважливіших функцій. В. І. Вернадський відзначав, що між косною, безжиттєвою частиною біосфери, косними природними тілами й живими організмами, що її населяють, іде безперервний обмін енергією й речовиною. Біосфера на нашій планеті виконує ряд важливих функцій, які обумовлюють властивості й відносну стабільність природи Землі:
- закріплення рухомих елементів поверхні літосфери (пісок, глина, гравій, дрібна галька, ґрунти різних типів);
- регуляція кругообігу води шляхом сповільнення поверхневого стоку і переведення його в підземний, зволоження повітря, зниження випаровуваності з поверхні внаслідок затемнення і зменшення швидкості вітру;
- зв'язування вуглекислоти, що виділяється тваринами та в ході хімічних перетворень у неживій природі;
- виділення кисню в процесі фотосинтезу наземними і водними рослинами;
- переведення в прості хімічні речовини величезної маси відмерлих організмів і їх виділень;
- участь в утворенні і відновленні ґрунтів, в очищенні атмосфери і води від різноманітних забруднень, в утворенні місцевого клімату і погоди;
- переміщення по планеті (суша, річки, моря і океани) маси різноманітних, хімічних елементів і речовин;
- участь в утворенні багатьох гірських порід, частина яких є корисними копалинами (кам'яне вугілля, крейда, вапняки та ін.);
- акумуляція і трансформація сонячної енергії, яка в трансформованому вигляді включається в кругообіг енергії Землі. [4]
Проте виділяють чотири основні функції живої речовини: енергетичну, руйнівну, накопичувальну й середовищеутворюючу (Лапо, 1987).
Енергетична функція виконується насамперед рослинами, які в процесі фотосинтезу акумулюють сонячну енергію у вигляді різноманітних органічних сполук. За словами Вернадського, зелені хлорофільні організми, зелені рослини, є головним механізмом біосфери, що вловлює сонячний промінь і створює фотосинтезом хімічні тіла - своєрідні сонячні консерви, енергія яких надалі стає джерелом діючої хімічної енергії біосфери, а значною мірою - всієї земної кори.
Всередині екосистеми ця енергія у вигляді їжі розподіляється між тваринами. Частково енергія розсіюється, а частково накопичується у відмерлій органічній речовині й переходить у викопний стан. Так утворилися поклади торфу, кам'яного вугілля, нафти й інших горючих корисних копалин, які слугують в наш час енергетичною базою для життя й роботи людей. Рослини - головне джерело їжі для людей і тварин.
Руйнівна (деструктивна) функція полягає в розкладанні, мінералізації мертвої органічної речовини, хімічному розкладанні гірських порід, залученні мінералів, що утворилися, у біотичний кругообіг.
Мертва органічна речовина розкладається до простих неорганічних з'єднань (вуглекислого газу, води, сірководню, метану, аміаку й т.д.), які знову використаються в початковій ланці кругообігу. Цим займається спеціальна група організмів – редуценти (деструктори).
Особливо слід звернути увагу на хімічне розкладання гірських порід. Завдяки живій речовині біотичний кругообіг поповнюється мінералами, що вивільняють із літосфери. Наприклад, пліснявий грибок у лабораторних умовах за тиждень вивільняв з вулканічної гірської породи 3 % кремнію, що втримується в ній, 11 % алюмінію, 59 % магнію, 64 % заліза.
Піонери життя на скелях - бактерії, синьо-зелені водорості, гриби й лишайники – мають на гірські породи найсильніший хімічний вплив розчинами цілого комплексу кислот - вугільною, азотної, сірчаною й різноманітних органічних. Розкладаючи з їхньою допомогою ті або інші мінерали, організми вибірково витягають і включають у біотичний кругообіг найважливіші живильні елементи - кальцій, калій, натрій, фосфор, кремній, мікроелементи.
Загальна маса зольних елементів, що утягує щорічно в біотичний круговорот тільки на суші, становить близько 8 млрд т. Це в кілька разів перевищує масу продуктів виверження всіх вулканів світу протягом року. Завдяки життєдіяльності організмів-деструкторів створюється унікальна властивість ґрунтів - їхня родючість.
Накопичувальна (концентраційна) функція полягає у вибірковому нагромадженні при життєдіяльності організмів атомів речовин, розсіяних у природі. Здатність концентрувати елементи з розведених розчинів - це характерна риса живої речовини. Найбільш активними концентраторами багатьох елементів є мікроорганізми. Наприклад, у продуктах життєдіяльності деяких з них у порівнянні із природним середовищем зміст марганцю збільшений в 1 200 000 разів, заліза - в 65 000, ванадію - в 420 000, срібла - в 240 000 разів.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
