Definicija žive materije. Živa tvar. Svojstva i funkcije žive tvari

„Na Zemljina površina nema kemijske sile snažnije u svojim konačnim učincima od živih organizama uzetih u cjelini.

Ono što temeljno razlikuje naš planet od bilo kojeg drugog planeta Sunčev sustav? Manifestacija života. “Da nema života na Zemlji, njeno lice bi bilo potpuno isto nepromijenjeno i kemijski inertno, poput nepokretnog lica Mjeseca, poput inertnih krhotina nebeskih tijela.”

Živa materija Biosfera je ukupnost svih njezinih živih organizama. Kao znanstvenik V.I. Vernadsky shvaća da predmet njegova istraživanja zahtijeva određene karakteristike, te stoga napominje: "Skupnost organizama svedenih na masu, kemijski sastav i energiju, nazvat ću živom tvari." Živa tvar u njegovom shvaćanju je oblik aktivne tvari, a njena energija je to veća što je veća masa žive tvari. Koncept "žive tvari" uveo je u znanost V.I. Vernadsky i iznad njega shvatio ukupnost svih živih organizama planeta.

Koja su svojstva žive tvari?

Svojstva žive tvari

Živa tvar biosfere karakterizira ogromna slobodna energija, koja bi se mogla usporediti samo s vatrenim tokom lave, ali energija lave nije dugotrajna.

U živoj tvari, zbog prisutnosti enzima, kemijske reakcije javljaju tisuće, a ponekad i milijune puta brže nego u neživim. Za životne procese karakteristično je da se tvari i energija koje tijelo primi u značajnoj mjeri obrađuju i odaju velike količine. Primjerice, masa insekata koje sjenica pojede dnevno jednaka je vlastitoj masi, a neke gusjenice dnevno konzumiraju i prerađuju 200 puta više hrane nego što same teže.

Pojedini kemijski elementi (bjelančevine, enzimi, a ponekad i pojedinačni mineralni spojevi sintetiziraju se samo u živim organizmima).

Živa tvar teži ispuniti sav mogući prostor. U I. Vernadsky imenuje dva specifična oblika kretanja žive tvari:

a) pasivno, koje se provodi razmnožavanjem, a svojstveno je i životinjskim i biljnim organizmima;

b) aktivni, koji se provodi zbog usmjerenog kretanja organizama (manja mjera karaktera za biljke).

Živa tvar pokazuje mnogo veću morfološku i kemijsku raznolikost od nežive tvari. U prirodi je poznato više od 2 milijuna organskih spojeva koji su dio žive tvari, dok je broj minerala u neživoj tvari oko 2 tisuće, odnosno tri reda veličine manji.

Živa tvar je predstavljena raspršenim tijelima - pojedinačnim organizmima, od kojih svaki ima svoju genezu, svoj genetski sastav. veličina pojedinih organizama kreće se od 2 nm u najmanjoj do 100 m (raspon preko 109). Sekvoje se smatraju najvećim biljkama, a kitovi najvećim životinjama. Prema Vernadskom, minimum i maksimalne dimenzije organizme određuju ograničavajuće mogućnosti njihove izmjene plinova s ​​okolišem.

Budući da je raspršena, živa tvar nikada na Zemlji ne dolazi u morfološki čistom obliku, na primjer, u obliku populacijske vrste. Može postojati samo u obliku biocenoze: "... čak i jednostavna biocenoza neke suhe borove šume na pijesku je skupina koja se sastoji od oko tisuću vrsta živih organizama."

Redijev princip (florentinski akademik, liječnik i prirodoslovac, 1626-1697: "sve što živi od življenja" je razlikovna značajkaživa tvar koja postoji na Zemlji u obliku kontinuirane izmjene generacija i koju karakterizira genetska povezanost sa živom materijom svih prošlih geoloških epoha. Nežive abiogene tvari, kao što je poznato, ulaze u biosferu iz svemira, također se izvode u dijelovima iz ljuske globus. Oni mogu biti slični po sastavu, ali općenito nemaju genetsku povezanost. „Redijev princip... ne ukazuje na nemogućnost abiogeneze izvan biosfere ili prilikom utvrđivanja prisutnosti u biosferi (sada ili ranije) fizikalno-kemijskih pojava koje nisu bile prihvaćene u znanstvenoj definiciji ovog oblika organizacije zemljine ljuske. " .

Živa tvar u obliku konkretnih organizama, za razliku od nežive tvari, tijekom svog povijesnog života obavlja ogroman posao. Zapravo, samo su biogene tvari metabiosfere sastavni dio mase žive tvari, dok je masa nežive tvari zemaljskog porijekla stalna vrijednost u geološka povijest: 1 g arhejskog granita danas je ostao 1 g iste tvari, a ista masa žive tvari, odnosno 1 g, postojala je milijardama godina uslijed generacijskih smjena i cijelo to vrijeme obavljala geološke radove.

Funkcije žive tvari

Koje su funkcije žive tvari u biosferi?

U I. Vernadsky imenuje takve: a) plin; b) kisik; c) opisni; d) kalcij; e) oporavak; e) koncentracija; g) uništavanje organskih tvari; h) restaurativno propadanje; i) metabolizam i disanje organizama.

A.V. Lapo je preuredio funkcije koje je nazvao Vernadsky (Tablica 1).

Stol 1.

Glavne funkcije žive tvari u biosferi

Prva je energetska funkcija. “Samo život sa svojom morfološkom složenošću može zadržati sunčevo zračenje na Zemlji milijunima godina, kao što ćemo vidjeti na primjeru ugljena. Doista, samo zahvaljujući "zelenom ekranu" biosfere - fotoautotrofima - sunčeva energija se ne odbija samo od površine planeta, već samo zagrijava površinski sloj, te prodire duboko u debljinu Zemljina kora i izvor je energije, zapravo, za sve egzogene procese.

Masa žive tvari je samo 0,01% mase cijele biosfere. Ipak, živa tvar biosfere je njezina glavna komponenta.

Najveća koncentracija života u biosferi uočava se na granicama dodira između zemljinih ljuski: atmosfere i litosfere (kopnene površine), atmosfere i hidrosfere (površine oceana), a posebno na granicama triju ljuski - atmosfere, hidrosfere. i litosfere (obalne zone). To su mjesta gdje je V.I. Vernadsky nazvao "filmovima života". Gore i dolje od ovih površina koncentracija žive tvari se smanjuje.

Svi sustavi koje proučava ekologija uključuju biotičke komponente koje zajedno tvore živu tvar.

Pojam "živa tvar" je u literaturu uveo V. I. Vernadsky, pod kojim je shvaćao ukupnost svih živih organizama, izraženu kroz masu, energiju i kemijski sastav. Život na Zemlji je najistaknutiji proces na njezinoj površini, koji prima životvornu energiju Sunca i pokreće gotovo sve kemijske elemente periodnog sustava.

Prema suvremenim procjenama, ukupna masa žive tvari u biosferi iznosi oko 2400 milijardi tona (tablica).

Tablica Ukupna masa žive tvari u biosferi

Masa žive tvari na površini kontinenata je 800 puta veća od biomase Svjetskog oceana. Na površini kontinenata biljke oštro prevladavaju u svojoj masi nad životinjama. U oceanu opažamo suprotan odnos: 93,7% biomase mora čine životinje. To je uglavnom zbog činjenice da u morskom okolišu postoje najpovoljniji uvjeti za prehranu životinja. Najmanje biljne organizme koji sačinjavaju fitoplankton i žive u osvijetljenoj zoni mora i oceana morske životinje brzo jedu i stoga prijelaz organskih tvari iz biljnog u životinjski oblik naglo pomiče biomasu prema prevlasti životinje.

Sva živa tvar u svojoj masi zauzima beznačajno mjesto u usporedbi s bilo kojom od gornjih geosfera zemaljske kugle. Na primjer, masa atmosfere je 2150 puta veća, hidrosfera 602000 puta veća, a zemljina kora 1670000 puta veća.

Međutim, zbog svog aktivnog utjecaja na okolišživa tvar uzima posebno mjesto i kvalitativno se oštro razlikuje od drugih anorganskih prirodnih formacija koje čine biosferu. Prije svega, to je zbog činjenice da živi organizmi, zahvaljujući biološkim katalizatorima (enzimima), obavljaju, prema riječima akademika L.S. Berg, s fizikalno-kemijske točke gledišta, nešto nevjerojatno. Na primjer, oni su u stanju fiksirati u svom tijelu molekularni dušik atmosfere na uobičajenim vrijednostima temperature i tlaka za prirodni okoliš.

U industrijskim uvjetima, vezanje atmosferskog dušika na amonijak (NH 3) zahtijeva temperaturu reda veličine 500 °C i tlak od 300-500 atmosfera. U živim organizmima brzine kemijskih reakcija u procesu metabolizma povećavaju se za nekoliko redova veličine.

U I. Vernadsky je u tom pogledu živu tvar nazvao oblikom izrazito aktivirane tvari.

Do glavnog jedinstvene značajkeživa tvar, uzrokujući njegovu visoku transformativna aktivnost, može se pripisati:

1. Sposobnost brzog zauzimanja slobodnog prostora , što je povezano i s intenzivnom reprodukcijom i sposobnošću organizama da intenzivno povećavaju površinu svojih tijela ili zajednica koje tvore ( sveprisutnost život ).

2. Kretanje nije samo pasivno (pod utjecajem gravitacije) ali i aktivni. Na primjer, protiv strujanja vode, gravitacije, kretanja zračnih struja.

3. Postojanost tijekom života i brzo raspadanje nakon smrti (uključivanje u cikluse), uz održavanje visoke fizičke i kemijske aktivnosti.

4. Visoka prilagodljivost (prilagodba) na različitim uvjetima a s tim u vezi razvoj ne samo svih životnih sredina (vodeni, tlo-zrak, tlo), već i izrazito otežan u pogledu fizikalnih i kemijskih parametara.

5. Fenomenalno brze kemijske reakcije . Nekoliko je redova veličine veća nego u neživoj prirodi. Ovo svojstvo može se suditi prema brzini obrade materije od strane organizama u procesu života. Na primjer, gusjenice nekih insekata dnevno prerađuju količinu tvari koja je 100 do 200 puta veća od njihove tjelesne težine.

6. Visoka stopa obnavljanja žive tvari . Procjenjuje se da je to u prosjeku za biosferu oko 8 godina (za kopno 14 godina, a za ocean, gdje prevladavaju organizmi s kratkim životnim vijekom, 33 dana).

7. Različiti oblici, veličine i kemijske mogućnosti , znatno premašujući mnoge kontraste u neživoj, inertnoj materiji.

8. Individualnost (na svijetu ne postoje identične vrste, pa čak i jedinke).

Sva navedena i druga svojstva žive tvari određena su koncentracijom velikih rezervi energije u njoj. U I. Vernadsky je primijetio da se samo lava nastala tijekom vulkanskih erupcija može natjecati sa živom tvari u smislu energetskog zasićenja.

Funkcije žive tvari. Sva aktivnost žive tvari u biosferi može se, uz određeni stupanj konvencionalnosti, svesti na nekoliko temeljnih funkcija koje mogu značajno nadopuniti ideju njezine transformativne biosferno-geološke aktivnosti.

1. Energija . Ova jedna od najvažnijih funkcija povezana je sa skladištenjem energije u procesu fotosinteze, njezinim prijenosom kroz prehrambene lance i rasipanjem u okolni prostor.

2. Plin - povezana sa sposobnošću promjene i održavanja određenog plinskog sastava okoliša i atmosfere u cjelini.

3. redoks - povezuje se s povećanjem intenziteta procesa kao što su oksidacija i redukcija pod utjecajem žive tvari.

4. koncentracija - sposobnost organizama da koncentriraju raspršene kemijske elemente u svom tijelu, povećavajući njihov sadržaj za nekoliko redova veličine, u usporedbi s okolišem, au tijelu pojedinih organizama - milijune puta. Rezultat koncentracijske aktivnosti su nalazišta gorivih minerala, vapnenca, rude itd.

5. destruktivno - uništavanje organizama i proizvoda njihove vitalne aktivnosti, uključujući nakon njihove smrti, i same ostatke organske tvari i inertne tvari. Glavni mehanizam ove funkcije povezan je s cirkulacijom tvari. Najznačajniju ulogu u tom pogledu imaju niži oblici života – gljive, bakterije (destruktori, razlagači).

6. Prijevoz - prijenos tvari i energije kao rezultat aktivnog oblika kretanja organizama. Često se takav prijenos provodi na ogromnim udaljenostima, na primjer, tijekom migracija i nomadskih kretanja životinja.

7. Formiranje okoliša . Ova je funkcija u velikoj mjeri rezultat kombiniranog djelovanja drugih funkcija. U konačnici, to je povezano s transformacijom fizikalno-kemijskih parametara medija. Ova funkcija se može promatrati u širem i užem smislu. U širem smislu, rezultat ove funkcije je cjelina prirodno okruženje. Stvorili su ga živi organizmi, a također održavaju njegove parametre u relativno stabilnom stanju u gotovo svim geosferama. U užem smislu, okolišotvorna funkcija žive tvari očituje se npr. u stvaranju i očuvanju tla od uništenja (erozije), u pročišćavanju zraka i vode od onečišćenja, u jačanju opskrbe izvorima podzemnih voda, itd.

8. Rasipanje funkcija suprotna koncentraciji. Očituje se kroz trofičke (nutritivne) i transportne aktivnosti organizama. Na primjer, raspršivanje tvari tijekom izlučivanja izmeta organizmima, odumiranje organizama tijekom raznih vrsta kretanja u prostoru i promjena pokrova.

9. Informativno funkcija žive tvari izražava se u činjenici da živi organizmi i njihove zajednice akumuliraju informacije, fiksiraju ih u nasljedne strukture i prenose na sljedeće generacije. Ovo je jedna od manifestacija adaptivnih mehanizama.

Unatoč velikoj raznolikosti oblika, sva živa tvar je fizički i kemijski ista . A ovo je jedan od temeljnih zakona svega. organski svijet- zakon fizikalnog i kemijskog jedinstva žive tvari. Iz toga proizlazi da ne postoji takav fizički ili kemijski agens koji bi bio koban za neke organizme, a za druge apsolutno bezopasan. Razlika je samo kvantitativna – neki su organizmi osjetljiviji, drugi manje, neki se brže prilagođavaju, drugi sporije. U ovom slučaju se prilagodba događa tijekom prirodne selekcije, t.j. zbog smrti onih pojedinaca koji se nisu mogli prilagoditi novim uvjetima.

Dakle, biosfera je složen dinamički sustav koji hvata, akumulira i prenosi energiju izmjenom tvari između žive tvari i okoliša.

Dugo se vjerovalo da živ razlikuje od neživo svojstva kao što su metabolizam, pokretljivost, razdražljivost, rast, reprodukcija, prilagodljivost. Međutim, sva se ta svojstva također nalaze zasebno među neživom prirodom, pa se stoga ne mogu smatrati specifičnim svojstvima živog.

Značajke živog B. M. Mednikov (1982) formuliran u obliku aksiomi teorijske biologije:

1. Svi živi organizmi pokazuju se kao jedinstvo fenotipa i programa za njegovu izgradnju (genotip), koji se nasljeđuje s koljena na koljeno (aksiom A. Weismana) * .

2. Genetski program se formira na matrični način. Gen prethodne generacije koristi se kao matrica na kojoj se gradi gen buduće generacije. (aksiom N.K. Koltsova).

3. U procesu prijenosa s generacije na generaciju, genetski programi kao rezultat raznih razloga mijenjati nasumično i neusmjereno, i samo slučajno takve promjene mogu biti uspješne u danom okruženju (1. aksiom Ch. Darwina).

4. Slučajne promjene u genetskim programima tijekom formiranja fenotipa uvelike su pojačane (aksiom N. V. Timofejeva-Resovskog).

5. Ponavljano pojačane promjene u genetskim programima podliježu selekciji uvjeta okoline (2. aksiom Ch. Darwina).

Iz ovih se aksioma mogu izvesti sva osnovna svojstva žive prirode, a prije svega kao npr diskretnost i integritet- dva temeljna svojstva organizacije života na Zemlji. Među živim sustavima ne postoje dvije identične jedinke, populacije i vrste. Ova jedinstvenost manifestacije diskretnosti i cjelovitosti temelji se na fenomenu konvarijantne reduplikacije.

Konvarijantna reduplikacija(samoreprodukcija s promjenama) provodi se na temelju matričnog principa (zbroj prva tri aksioma). Ovo je vjerojatno jedino svojstvo specifično za život, u obliku njegovog postojanja koji nam je poznat na Zemlji. Temelji se na jedinstvenoj sposobnosti samoreprodukcije glavnih kontrolnih sustava (DNK, kromosomi, geni).

Reduplikacija je određena matričnim principom (aksiom N. K. Koltsova) sinteze makromolekula (slika 2.4).

Slika 2.4 Shema replikacije DNK (prema J. Savageu, 1969.)

Bilješka. Proces je povezan s razdvajanjem parova baza (adenin-timin i gvanin-citozin: A-T, G-C) i odmotavanjem dvaju lanaca izvorne spirale. Svaki lanac se koristi kao predložak za sintezu novog lanca

Sposobnost za samoreprodukcija prema principu matrice Molekule DNA mogle su ispuniti ulogu nositelja nasljeđa izvornih kontrolnih sustava (aksiom A. Weismana). Konvarijantna reduplikacija znači mogućnost nasljeđivanja diskretnih odstupanja od početnog stanja (mutacije), preduvjeta za evoluciju života.

Živa materija u smislu svoje mase, zauzima beznačajan udio u usporedbi s bilo kojom gornjom školjkom globusa. Prema suvremenim procjenama, ukupna masa žive tvari u naše vrijeme iznosi 2420 milijardi tona.Ta vrijednost se može usporediti s masom Zemljinih ljuski, donekle pokrivenih biosferom (tablica 2.2).

Tablica 2.2

Masa žive tvari u biosferi

Po svom aktivnom utjecaju na okoliš, živa tvar zauzima posebno mjesto i kvalitativno se oštro razlikuje od ostalih školjki zemaljske kugle, kao što se živa tvar razlikuje od mrtve tvari.

VI Vernadsky je naglasio da je živa tvar najaktivniji oblik materije u Svemiru. Obavlja gigantski geokemijski rad u biosferi, potpuno transformirajući gornje ljuske Zemlje tijekom svog postojanja. Sva živa tvar na našem planetu čini 1/11 000 000 mase cijele Zemljine kore. U kvalitativnom smislu, živa tvar je najorganiziraniji dio Zemljine materije.

Prilikom procjene prosječnog kemijskog sastava žive tvari, prema A.P. Vinogradovu (1975), V. Larcher (1978) i drugi, glavne komponente žive tvari su elementi koji su rasprostranjeni u prirodi (atmosfera, hidrosfera, prostor): vodik, ugljik, kisik, dušik, fosfor i sumpor (tablica 2.3, sl. 2.5).

Tablica 2.3

Elementarni sastav zvjezdane i sunčeve tvari u usporedbi sa sastavom biljaka i životinja

Slika 2.5 Omjer kemijskih elemenata u životu

materiji, hidrosferi, litosferi i u masi Zemlje u cjelini

Živa tvar biosfere sastoji se od najjednostavnijih i najčešćih atoma u svemiru.

Prosječni elementarni sastav žive tvari razlikuje se od sastava zemljine kore visok sadržaj ugljik. Prema sadržaju ostalih elemenata, živi organizmi ne ponavljaju sastav svoje okoline. Oni selektivno apsorbiraju elemente potrebne za izgradnju njihovih tkiva.

U procesu života organizmi koriste najpristupačnije atome sposobne za stvaranje stabilnih kemijskih veza. Kao što je već napomenuto, vodik, ugljik, kisik, dušik, fosfor i sumpor glavni su kemijski elementi zemaljske tvari i nazivaju se biofeedback. Njihovi atomi stvaraju složene molekule u živim organizmima u kombinaciji s vodom i mineralnim solima. Ove molekularne strukture predstavljaju ugljikohidrati, lipidi, proteini i nukleinske kiseline. Navedeni dijelovi žive tvari su u tijesnoj interakciji u organizmima. Svijet živih organizama biosfere koji nas okružuje kombinacija je raznih bioloških sustava različitog strukturalnog reda i različitih organizacijskih pozicija. U tom smislu razlikuju se različite razine postojanja žive tvari, od velikih molekula do biljaka i životinja različitih organizacija.

1.Molekularno(genetski) - najniža razina na kojoj se biološki sustav očituje u obliku funkcioniranja biološki aktivnih velikih molekula-proteina, nukleinskih kiselina, ugljikohidrata. S ove razine uočavaju se svojstva koja su karakteristična isključivo za živu tvar: metabolizam koji nastaje pri transformaciji zračeće i kemijske energije, prijenos nasljeđa uz pomoć DNK i RNA. Ovu razinu karakterizira stabilnost struktura u generacijama.

2.stanični- razina na kojoj se kombiniraju biološki aktivne molekule u- jedinstveni sustav. S obzirom na staničnu organizaciju, svi se organizmi dijele na jednostanične i višestanične.

3.Tkanina- razina na kojoj kombinacija sličnih stanica tvori tkivo. Pokriva skup stanica ujedinjenih zajedničkim podrijetlom i funkcijama.

4.Orgulje- razina na kojoj nekoliko vrsta tkiva funkcionalno djeluju i tvore određeni organ.

5.Organski- razina na kojoj se interakcija niza organa svodi na jedinstveni sustav pojedinog organizma. Uvedeno određene vrste organizmi.

6.populacijska vrsta, gdje postoji skup određenih homogenih organizama, povezanih jedinstvom podrijetla, načina života i staništa. Na ovoj razini općenito se događaju elementarne evolucijske promjene.

7.Biocenoza i biogeocenoza(ekosustav)-više visoka razina organizacija žive tvari, ujedinjujući organizme različitog sastava vrsta. U biogeocenozi, oni međusobno djeluju na određenom području zemljine površine s homogenim abiotičkim čimbenicima.

8.biosferski- razina na kojoj je formiran prirodni sustav najvišeg ranga koji pokriva sve manifestacije života unutar našeg planeta. Na ovoj razini, svi ciklusi materije odvijaju se na globalnoj razini, povezani s vitalnom aktivnošću organizama.

Prema načinu ishrane živa tvar se dijeli na autotrofe i heterotrofe.

Autotrofi(od grčkog autos - sam, trof - hraniti, hraniti) nazivaju se organizmi koji uzimaju kemijske elemente koji su im potrebni za život iz okolne koštane tvari i ne zahtijevaju gotove organske spojeve drugog organizma za izgradnju svog tijela. Glavni izvor energije koji koriste autotrofi je sunce.

Autotrofi se dijele na fotoautotrofe i kemoautotrofe. Fotoautotrofi koristiti sunčevu svjetlost kao izvor energije kemoautotrofi koristiti energiju oksidacije anorganskih tvari.

Autotrofni organizmi uključuju alge, kopnene kopnene biljke, bakterije sposobne za fotosintezu, kao i neke bakterije sposobne oksidirati anorganske tvari (kemoautotrofi). Autotrofi su primarni proizvođači organske tvari u biosferi.

Heterotrofi(od grčkog geter - drugi) - organizmi koji trebaju za svoju prehranu u organska tvar koje stvaraju drugi organizmi. Heterotrofi su u stanju razgraditi sve tvari koje stvaraju autotrofi, i mnoge od onih koje sintetiziraju ljudi.

Živa tvar je stabilna samo u živim organizmima, teži da sobom ispuni sav mogući prostor. "Pritisak života" nazvao je ovaj fenomen V. I. Vernadsky.

Na Zemlji, od postojećih živih organizama, divovska gljiva puffball ima najveću reproduktivnu moć. Svaki primjerak ove gljive može proizvesti do 7,5 milijardi spora. Ako bi svaka spora poslužila kao početak novog organizma, tada je volumen kabanica već u drugoj generaciji bio 800 puta veći od veličine našeg planeta.

Dakle, najopćenitije i specifično svojstvo živ- sposobnost samoreprodukcije, kovarijantna reduplikacija temeljena na principu matrice. Ova sposobnost, zajedno s drugim značajkama živih bića, određuje postojanje glavnih razina organizacije živih bića. Sve razine organizacije života u složenoj su interakciji kao dio jedinstvene cjeline. Svaka razina ima svoje zakone koji određuju značajke evolucije svih oblika organa

snižavanje živih. Sposobnost evolucije djeluje kao atribut života, koji izravno proizlazi iz jedinstvene sposobnosti živih da samoreproduciraju diskretne biološke jedinice. Specifična svojstva života osiguravaju ne samo reprodukciju vlastite vrste (nasljednost), već i promjene potrebne za evoluciju u samoreproducirajućim strukturama (varijabilnost).

Vrste tvari koje čine biosferu (prema V.I. Vernadskyju)

Prema V.I. Vernadsky, tvar biosfere sastoji se od:

Živa tvar - biomasa modernih živih organizama ;

Biogena tvar - stvoreno životom i izvor iznimno moćne potencijalne energije (svi oblici detritusa, kao i treset, ugljen, nafta i plin biogenog porijekla);

Bio-inertna tvar - nastaju istovremeno inertnim procesima i živim organizmima (mješavine biogenih tvari s mineralnim stijenama nebiogenog porijekla - tlo, mulj, prirodne vode, plinski i uljni škriljevci, katran pijesak, dio sedimentnih karbonata);

Inertna tvar - nastala procesima u kojima živa tvar nije sudjelovala ( stijene, minerali, sedimenti na koje ne utječu izravni biogeokemijski učinci organizama).

Prema podacima temeljenim na sadržaju energije ili ugljika, količina žive, biogene i bioinertne tvari u biosferi korelira kao 1:20:4000.

Cijeli skup organizama na planeti I.I. Vernadsky je nazvao živu tvar, smatrajući ukupnu masu, kemijski sastav i energiju kao njezine osnovne karakteristike.

Zakon konstantnosti, koji je formulirao V. I. Vernadsky, kaže:

Količina žive tvari u biosferi (za dano geološko razdoblje) je stalna vrijednost (konstanta).

Živa materija- ϶ᴛᴏ ukupnost i biomasa živih organizama u biosferi. Vernadsky (1967., str. 241) je napisao: ʼʼNe postoji kemijska sila na zemljinoj površini koja stalno djeluje, a time i snažnija u svojim konačnim posljedicama, od živih organizama uzetih u cjeliniʼʼ. Prvo je brojao Totalna tezinaživa tvar biosfere - 1,8 - 2,5 x 10 15 (u suhoj težini). Istodobno, ta se vrijednost pokazala pomalo precijenjenom; to su razjasnile studije N.I. Bazilevič, L.E. Domovina, N.N. Rozova (1971). Kao što se vidi iz tablice 1., glavni dio biomase kopna čine zelene biljke (99,2%), au oceanu - životinje (93,7%).

Tablica 1 - Biomasa Zemljinih organizama (prema N.I. Bazilevich et al., 1971.)

Ako je živa tvar ravnomjerno raspoređena po površini našeg planeta, tada će je prekriti slojem debljine samo 2 cm.

Živa tvar našeg planeta postoji u obliku ogromne raznolikosti organizama različitih oblika i veličina. Danas na Zemlji postoji više od 2 milijuna vrsta organizama, od čega biljke čine oko 500 tisuća vrsta, a životinje više od 1,5 milijuna vrsta.

Najbogatija skupina organizama na Zemlji po broju vrsta su kukci, a ima ih puno više nego ostalih biljnih i životinjskih vrsta zajedno (≈ 1.000.000). Ali možda ih je više, jer. većina insekata koji žive u tropima još nije opisana.

Među višim biljkama najčešće su kritosjemenke - cvjetnice, koje broje oko 250 tisuća vrsta.

Strogo govoreći, izraz ʼʼživa tvarʼʼ je neuspješan. Koristi se samo u tradiciji djela Vernadskog kao ekvivalent dva adekvatnija koncepta: živa tvar = ukupnost živih organizama = biota.

Živa tvar - pojam i vrste. Klasifikacija i značajke kategorije "Živa tvar" 2017., 2018.

Jedna od središnjih karika u konceptu biosfere je doktrina o živoj materiji. Istražujući procese migracije atoma u biosferi, V. I. Vernadsky je pristupio pitanju nastanka (podrijetla, pojave) kemijskih elemenata u zemljinoj kori, a nakon toga i potrebi objašnjavanja stabilnosti spojeva koji čine organizme. Analizirajući problem migracije atoma, došao je do zaključka da "organski spojevi neovisni o živoj tvari ne postoje nigdje". Kasnije, on formulira koncept “žive tvari”: “Živa tvar biosfere je ukupnost njezinih živih organizama... Sveukupnost organizama, svedenih na njihovu težinu, kemijski sastav i energiju, nazvat ću živom tvari. ” Glavna svrha žive tvari i njezin sastavni atribut je akumulacija slobodne energije u biosferi. Uobičajena geokemijska energija žive tvari proizvodi se prvenstveno reprodukcijom.

Znanstvene ideje V. I. Vernadskog o živoj materiji, o kozmičkoj prirodi života, o biosferi i njenom prijelazu u novu kvalitetu - noosferu, imaju svoje korijene u 19. i ranom 20. stoljeću, kada su filozofi i prirodoslovci napravili prve pokušava shvatiti ulogu i zadaće čovjeka u općoj evoluciji zemlje. Njihovim naporima čovjek je započeo svoj napredak do visina prirodne evolucije živih, postupno zauzimajući ekološku nišu koju mu je dodijelila priroda.

Tridesetih godina prošlog stoljeća V. I. Vernadsky je izdvojio čovječanstvo kao poseban dio ukupne mase žive tvari. Ovo odvajanje čovjeka od svega živog postalo je moguće iz tri razloga. Prvo, čovječanstvo nije proizvođač, već potrošač biogeokemijske energije. Takva teza zahtijevala je reviziju geokemijskih funkcija žive tvari u biosferi. Drugo, masa čovječanstva, na temelju demografskih podataka, nije stalna količina žive tvari. I treće, njegove geokemijske funkcije karakterizira ne masa, već proizvodna aktivnost. Prirodu asimilacije biogeokemijske energije od strane čovječanstva određuje ljudski um. S jedne strane, čovjek je vrhunac nesvjesne evolucije, "proizvod" spontane aktivnosti prirode, a s druge strane, pokretač novog, razumno usmjerenog stupnja same evolucije.

Što karakteristike svojstveno živoj materiji? Prije svega, to je ogromna besplatna energija. U procesu evolucije vrsta, biogena migracija atoma, odnosno energija žive tvari biosfere, višestruko se povećala i nastavlja rasti, jer živa tvar reciklira energiju sunčevog zračenja, atomsku energiju. radioaktivnog raspada i kozmičke energije raspršenih elemenata koja dolazi iz naše Galaksije. Živu tvar također karakterizira visoka stopa kemijskih reakcija u usporedbi s neživom tvari, gdje su slični procesi tisuće i milijune puta sporiji. Primjerice, neke gusjenice mogu preraditi hranu 200 puta više nego što se same teže dnevno, a jedna sjenica dnevno pojede onoliko gusjenica koliko sama teži.

Za živu tvar je karakteristično da su kemijski spojevi koji je čine, od kojih su najvažniji proteini, stabilni samo u živim organizmima. Nakon završetka životnog procesa, izvorne žive organske tvari razgrađuju se na kemijske sastojke. Živa tvar postoji na planeti u obliku kontinuirane izmjene generacija, zbog čega je novonastala genetski povezana sa živom materijom prošlih razdoblja. Ovo je glavna strukturna jedinica biosfere, koja određuje sve ostale procese na površini zemljine kore. Živu tvar karakterizira prisutnost evolucijskog procesa. Genetske informacije bilo kojeg organizma šifrirane su u svakoj njegovoj stanici. V. I. Vernadsky je živu tvar svrstao u homogena i heterogena. Prvi je po njegovu mišljenju generička, specifična tvar itd., a drugi je predstavljen prirodnim mješavinama živih tvari. Ovo je šuma, močvara, stepa, odnosno biocenoza. Znanstvenik je predložio karakterizirati živu tvar na temelju takvih kvantitativnih pokazatelja kao što su kemijski sastav, prosječna težina organizama i prosječna stopa naseljavanja površine globusa njima.

V. I. Vernadsky navodi prosječne brojke za stopu "prijenosa života u biosferi". Vrijeme hvatanja ove vrste cijele površine našeg planeta u različitim organizmima može se izraziti sljedećim brojkama (dani):

bakterija kolere 1.25

Infuzorija 10,6 (maksimalno)

dijatomeja 16,8 (maksimalno)

Zelena 166-183 (srednja)

plankton

Insekti 366

Ribe 2159 (maksimalno)

Cvjetnice 4076

Ptice (kokoši) 5600-6100

sisari:

divlja svinja 37600

indijski slon 376000

Život na našem planetu postoji u nestaničnim i staničnim oblicima.

nestanični oblik živu tvar predstavljaju virusi koji su lišeni razdražljivosti i vlastite sinteze proteina. Najjednostavniji virusi sastoje se samo od proteinske ljuske i molekule DNA ili RNA koja čini jezgru virusa. Ponekad se virusi izoliraju u posebno kraljevstvo divljih životinja - Vira. Mogu se razmnožavati samo unutar određenih živih stanica. Virusi su sveprisutni u prirodi i prijetnja su svim živim bićima. Naseljavajući se u stanicama živih organizama, uzrokuju njihovu smrt. Opisano je oko 500 virusa koji inficiraju toplokrvne kralježnjake i oko 300 virusa koji uništavaju više biljke. Više od polovice ljudskih bolesti svoj razvoj duguje najmanjim virusima (100 puta su manji od bakterija). To su poliomijelitis, velike boginje, gripa, infektivni hepatitis, žuta groznica itd.

Oblici stanica život predstavljaju prokarioti i eukarioti. Prokarioti uključuju razne bakterije. Eukarioti su sve više životinje i biljke, kao i jednostanične i višestanične alge, gljive i protozoe.