Definícia živej hmoty. Živá látka. Vlastnosti a funkcie živej hmoty

"Na zemského povrchu neexistuje žiadna chemická sila silnejšia vo svojich konečných účinkoch ako živé organizmy ako celok.

Čo zásadne odlišuje našu planétu od akejkoľvek inej planéty slnečná sústava? Prejav života. "Ak by na Zemi nebol život, jej tvár by bola presne taká istá, nezmenená a chemicky inertná, ako nehybná tvár Mesiaca, ako inertné úlomky nebeských telies."

Živá hmota Biosféra je súhrn všetkých jej živých organizmov. Ako vedec V.I. Vernadsky chápe, že predmet jeho výskumu si vyžaduje určité vlastnosti, a preto poznamenáva: "Celkom organizmov zredukovaných na hmotu, chemické zloženie a energiu budem nazývať živú hmotu." Živá hmota je v jeho chápaní formou aktívnej hmoty a jej energia je tým väčšia, čím väčšia je hmotnosť živej hmoty. Pojem „živá hmota“ zaviedol do vedy V.I. Vernadského a pochopil nad ním súhrn všetkých živých organizmov planéty.

Aké sú vlastnosti živej hmoty?

Vlastnosti živej hmoty

Živá hmota biosféry sa vyznačuje obrovskou voľnou energiou, ktorá by sa dala porovnať len s ohnivým prúdom lávy, no energia lávy nie je dlhodobá.

V živej hmote v dôsledku prítomnosti enzýmov chemické reakcie vyskytujú tisícky a niekedy miliónkrát rýchlejšie ako v neživých. Pre životné procesy je charakteristické, že látky a energie prijaté telom sa vo výraznej miere spracovávajú a odovzdávajú veľké množstvá. Napríklad množstvo hmyzu, ktoré sýkorka za deň zožerie, sa rovná jej vlastnej hmotnosti a niektoré húsenice skonzumujú a spracujú za deň 200-krát viac potravy, ako sami vážia.

Jednotlivé chemické prvky (bielkoviny, enzýmy a niekedy aj jednotlivé minerálne zlúčeniny sa syntetizujú iba v živých organizmoch).

Živá hmota má tendenciu vyplniť všetok možný priestor. IN AND. Vernadsky pomenúva dve špecifické formy pohybu živej hmoty:

a) pasívne, ktoré sa uskutočňuje rozmnožovaním a je vlastné živočíšnym aj rastlinným organizmom;

b) aktívny, ktorý sa uskutočňuje v dôsledku usmerneného pohybu organizmov (menšia miera charakteru pre rastliny).

Živá hmota vykazuje oveľa väčšiu morfologickú a chemickú diverzitu ako neživá hmota. V prírode je známych viac ako 2 milióny organických zlúčenín, ktoré sú súčasťou živej hmoty, pričom počet minerálov v neživej hmote je asi 2 tisíc, teda o tri rády nižší.

Živú hmotu predstavujú rozptýlené telá – jednotlivé organizmy, z ktorých každý má svoju genézu, svoje genetické zloženie. veľkosť jednotlivých organizmov sa pohybuje od 2 nm v najmenšom až po 100 m (rozsah nad 109). Sekvoje sú považované za najväčšie rastliny a veľryby za najväčšie zo zvierat. Podľa Vernadského minimálne a maximálne rozmery organizmy sú determinované limitujúcimi možnosťami ich výmeny plynov s prostredím.

Živá hmota, ktorá je rozptýlená, sa na Zemi nikdy nevyskytuje v morfologicky čistej forme, napríklad vo forme populačného druhu. Môže existovať len vo forme biocenózy: "...aj jednoduchá biocenóza nejakého suchého borovicového lesa na piesku je zoskupenie, ktoré pozostáva z asi tisíc druhov živých organizmov."

Rediho princíp (florentský akademik, lekár a prírodovedec, 1626-1697: „všetko žije zo života“ je charakteristický znakživá hmota, ktorá existuje na Zemi v podobe nepretržitého striedania generácií a vyznačuje sa genetickým spojením so živou hmotou všetkých minulých geologických epoch. Neživé abiogénne látky, ako je známe, vstupujú do biosféry z vesmíru, sú tiež prenášané po častiach z plášťa glóbus. Môžu byť podobné zložením, ale vo všeobecnosti nemajú genetickú súvislosť. „Princíp Redi... nenaznačuje nemožnosť abiogenézy mimo biosféry alebo pri zisťovaní prítomnosti v biosfére (teraz alebo skôr) fyzikálno-chemických javov, ktoré neboli akceptované vo vedeckej definícii tejto formy organizácie zemského obalu. .

Živá hmota v podobe konkrétnych organizmov, na rozdiel od neživej hmoty, vykonáva počas celého svojho historického života obrovskú prácu. V skutočnosti sú integrálom hmoty živej hmoty iba biogénne látky metabiosféry, zatiaľ čo hmotnosť neživej hmoty pozemského pôvodu je konštantnou hodnotou v geologická história: 1 g archejskej žuly dnes zostáva 1 g tej istej látky a tej istej hmoty živej hmoty, teda 1 g, existovali miliardy rokov vďaka generačným výmenám a po celý ten čas vykonávaným geologickým prácam.

Funkcie živej hmoty

Aké sú funkcie živej hmoty v biosfére?

IN AND. Vernadsky pomenúva: a) plyn; b) kyslík; c) opisné; d) vápnik; e) zotavenie; e) koncentrácia; g) ničenie organických látok; h) regeneračný rozklad; i) metabolizmus a dýchanie organizmov.

A.V. Lapo preusporiadal funkcie pomenované Vernadským (tabuľka 1).

Stôl 1.

Hlavné funkcie živej hmoty v biosfére

Prvou je energetická funkcia. „Len život so svojou morfologickou komplikáciou dokáže udržať slnečné žiarenie na Zemi milióny rokov, ako uvidíme na príklade uhlia. Len vďaka „zelenej obrazovke“ biosféry – fotoautotrofom – sa slnečná energia len tak neodráža od povrchu planéty, iba sa zahrieva povrchová vrstva, a preniká hlboko do hrúbky zemská kôra a je zdrojom energie pre všetky exogénne procesy.

Hmotnosť živej hmoty je len 0,01 % hmotnosti celej biosféry. Živá hmota biosféry je však jej hlavnou zložkou.

Najväčšiu koncentráciu života v biosfére pozorujeme na hraniciach styku medzi zemskými obalmi: atmosférou a litosférou (povrch zeme), atmosférou a hydrosférou (povrch oceánu), a najmä na hraniciach troch obalov – atmosféry, hydrosféry. a litosféra (pobrežné zóny). To sú miesta, kde V.I. Vernadskij nazval „filmy života“. Hore a dole z týchto povrchov koncentrácia živej hmoty klesá.

Všetky systémy skúmané ekológiou zahŕňajú biotické zložky, ktoré spolu tvoria živú hmotu.

Pojem „živá hmota“ zaviedol do literatúry V. I. Vernadskij, čím chápal súhrn všetkých živých organizmov, vyjadrený prostredníctvom hmotnosti, energie a chemického zloženia. Život na Zemi je najvýznamnejším procesom na jej povrchu, ktorý prijíma životodarnú energiu Slnka a uvádza do pohybu takmer všetky chemické prvky periodickej tabuľky.

Podľa moderných odhadov je celková hmotnosť živej hmoty v biosfére asi 2400 miliárd ton (tabuľka).

Tabuľka Celková hmotnosť živej hmoty v biosfére

Hmotnosť živej hmoty na povrchu kontinentov je 800-krát väčšia ako biomasa Svetového oceánu. Na povrchu kontinentov vo svojej hmote prudko prevládajú rastliny nad živočíchmi. V oceáne pozorujeme opačný vzťah: 93,7 % biomasy mora pripadá na živočíchy. Je to spôsobené najmä tým, že v morskom prostredí sú najpriaznivejšie podmienky pre výživu živočíchov. Najmenšie rastlinné organizmy, ktoré tvoria fytoplanktón a žijú v osvetlenej zóne morí a oceánov, sú rýchlo požierané morskými živočíchmi, a tak prechod organických látok z rastlinnej formy do živočíšnej posúva biomasu prudko smerom k prevahe zvierat.

Všetka živá hmota vo svojej hmote zaujíma nevýznamné miesto v porovnaní s ktoroukoľvek z vyšších geosfér zemegule. Napríklad hmotnosť atmosféry je 2150-krát väčšia, hydrosféra je 602 000-krát väčšia a zemská kôra je 1670000-krát väčšia.

Avšak vzhľadom na jeho aktívny vplyv na životné prostredieživá hmota berie špeciálne miesto a kvalitatívne sa výrazne líši od iných anorganických prírodných útvarov, ktoré tvoria biosféru. V prvom rade je to spôsobené tým, že živé organizmy vďaka biologickým katalyzátorom (enzýmom) vykonávajú, slovami akademika L.S. Berg, z fyzikálno-chemického hľadiska, niečo neuveriteľné. Napríklad sú schopné vo svojom tele fixovať molekulárny dusík atmosféry pri hodnotách teploty a tlaku obvyklých pre prírodné prostredie.

V priemyselných podmienkach vyžaduje väzba atmosférického dusíka na amoniak (NH 3) teplotu rádovo 500 °C a tlak 300-500 atmosfér. V živých organizmoch sa rýchlosť chemických reakcií v procese metabolizmu zvyšuje o niekoľko rádov.

IN AND. Vernadskij v tejto súvislosti nazval živú hmotu formou extrémne aktivovanej hmoty.

K hlavnému unikátne vlastnostiživá hmota, čo spôsobuje jeho vysokú transformačná činnosť, možno pripísať:

1. Schopnosť rýchlo obsadiť voľný priestor , ktorá je spojená tak s intenzívnou reprodukciou, ako aj so schopnosťou organizmov intenzívne zväčšovať povrch svojho tela alebo spoločenstvá, ktoré tvoria ( všadeprítomnosť života ).

2. Pohyb nie je len pasívny (pod vplyvom gravitácie) ale aj aktívny. Napríklad proti prúdeniu vody, gravitácii, pohybu prúdov vzduchu.

3. Pretrvávanie počas života a rýchly rozklad po smrti (zaradenie do cyklov), pri zachovaní vysokej fyzickej a chemickej aktivity.

4. Vysoká prispôsobivosť (prispôsobenie) na rozdielne podmienky a s tým súvisiaci rozvoj nielen všetkých prostredí života (vodné, zem-vzduch, pôda), ale aj mimoriadne náročných z hľadiska fyzikálnych a chemických parametrov.

5. Fenomenálne rýchle chemické reakcie . Je o niekoľko rádov väčšia ako v neživej prírode. Túto vlastnosť možno posudzovať podľa rýchlosti spracovania hmoty organizmami v procese života. Napríklad húsenice niektorých druhov hmyzu spracujú za deň množstvo látky, ktoré predstavuje 100 až 200-násobok ich telesnej hmotnosti.

6. Vysoká miera obnovy živej hmoty . Odhaduje sa, že v priemere pre biosféru je to asi 8 rokov (pre pevninu 14 rokov a pre oceán, kde prevládajú organizmy s krátkou životnosťou, 33 dní).

7. Rôzne tvary, veľkosti a chemické možnosti , výrazne prevyšujúce mnohé kontrasty v neživej, inertnej hmote.

8. Individualita (na svete neexistujú identické druhy a dokonca ani jedinci).

Všetky uvedené a ďalšie vlastnosti živej hmoty sú určené koncentráciou veľkých zásob energie v nej. IN AND. Vernadsky poznamenal, že iba láva vytvorená počas sopečných erupcií môže konkurovať živej hmote z hľadiska nasýtenia energiou.

Funkcie živej hmoty. Všetku aktivitu živej hmoty v biosfére možno s istou mierou konvenčnosti zredukovať na niekoľko základných funkcií, ktoré môžu výrazne doplniť myšlienku jej transformačnej biosféricko-geologickej aktivity.

1. energie . Táto jedna z najdôležitejších funkcií je spojená so skladovaním energie v procese fotosyntézy, jej prenosom cez potravinové reťazce a rozptylom v okolitom priestore.

2. Plyn - spojená so schopnosťou meniť a udržiavať určité zloženie plynov prostredia a atmosféry ako celku.

3. redox - súvisí so zvýšením intenzity procesov, akými sú oxidácia a redukcia pod vplyvom živej hmoty.

4. koncentrácie - schopnosť organizmov koncentrovať rozptýlené chemické prvky vo svojom tele, čím sa ich obsah zvyšuje o niekoľko rádov v porovnaní s prostredím a v tele jednotlivých organizmov - miliónkrát. Výsledkom koncentračnej činnosti sú ložiská horľavých nerastov, vápence, ložiská rúd atď.

5. deštruktívne - ničenie organizmov a produktov ich životnej činnosti, a to aj po ich smrti, samotných zvyškov organických látok a inertných látok. Hlavný mechanizmus tejto funkcie je spojený s cirkuláciou látok. Najvýznamnejšiu úlohu v tomto smere zohrávajú nižšie formy života – huby, baktérie (deštruktory, rozkladače).

6. Doprava - prenos hmoty a energie v dôsledku aktívnej formy pohybu organizmov. Často sa takýto presun vykonáva na obrovské vzdialenosti, napríklad počas migrácie a kočovných pohybov zvierat.

7. Formovanie prostredia . Táto funkcia je z veľkej časti výsledkom kombinovanej činnosti iných funkcií. V konečnom dôsledku je spojená s transformáciou fyzikálno-chemických parametrov média. Túto funkciu možno chápať v širších aj užších pojmoch. V širšom zmysle je výsledkom tejto funkcie celok prírodné prostredie. Vytvorili ho živé organizmy a aj tie si udržiavajú jeho parametre v relatívne stabilnom stave takmer vo všetkých geosférach. V užšom slova zmysle sa environmentotvorná funkcia živej hmoty prejavuje napríklad vo formovaní a zachovávaní pôd pred deštrukciou (eróziou), v čistení ovzdušia a vôd od znečistenia, v posilňovaní zásobovania zdrojov podzemných vôd, pri zvyšovaní zásob podzemných vôd, pri čistení pôdy pred deštrukciou. atď.

8. Rozptyľovanie funguje opačne ako koncentrácia. Prejavuje sa prostredníctvom trofických (nutričných) a transportných aktivít organizmov. Napríklad rozptyl hmoty pri vylučovaní exkrementov organizmami, odumieranie organizmov pri rôznych druhoch pohybov v priestore, výmena obalov.

9. Informačné funkcia živej hmoty je vyjadrená v tom, že živé organizmy a ich spoločenstvá zhromažďujú informácie, fixujú ich v dedičných štruktúrach a odovzdávajú ďalším generáciám. Ide o jeden z prejavov adaptačných mechanizmov.

Napriek obrovskej rozmanitosti foriem, všetka živá hmota je fyzikálne a chemicky rovnaká . A to je jeden zo základných zákonov všetkého. organický svet- zákon fyzikálnej a chemickej jednoty živej hmoty. Vyplýva z nej, že neexistuje taký fyzikálny alebo chemický prostriedok, ktorý by bol pre niektoré organizmy smrteľný a pre iné absolútne neškodný. Rozdiel je len kvantitatívny – niektoré organizmy sú citlivejšie, iné menej, niektoré sa adaptujú rýchlejšie, iné pomalšie. V tomto prípade dochádza k adaptácii v priebehu prirodzeného výberu, t.j. v dôsledku smrti tých jedincov, ktorí sa nedokázali prispôsobiť novým podmienkam.

Biosféra je teda komplexný dynamický systém, ktorý zachytáva, akumuluje a prenáša energiu prostredníctvom výmeny látok medzi živou hmotou a prostredím.

Dlho sa tomu verilo nažive sa líši od neživý vlastnosti ako metabolizmus, pohyblivosť, dráždivosť, rast, rozmnožovanie, prispôsobivosť. Všetky tieto vlastnosti sa však nachádzajú aj oddelene medzi neživou prírodou, a preto ich nemožno považovať za špecifické vlastnosti živého.

Rysy živého B. M. Mednikova (1982) formulované vo forme axiómy teoretickej biológie:

1. Všetky živé organizmy sa ukazujú ako jednota fenotypu a programu jeho konštrukcie (genotypu), ktorý sa dedí z generácie na generáciu (axióma A. Weismana) * .

2. Genetický program sa formuje maticovým spôsobom. Gén predchádzajúcej generácie sa používa ako matrica, na ktorej je postavený gén budúcej generácie. (axióma N.K. Koltsova).

3. V procese prenosu z generácie na generáciu sú výsledkom genetické programy rôzne dôvody meniť náhodne a nesmerovo a len náhodou môžu byť takéto zmeny v danom prostredí úspešné (1. axióma Ch. Darwina).

4. Náhodné zmeny v genetických programoch počas formovania fenotypu sú značne zosilnené (axióma N. V. Timofeeva-Resovského).

5. Opakovane zosilňované zmeny v genetických programoch podliehajú selekcii podľa podmienok prostredia (2. axióma Ch. Darwina).

Z týchto axióm možno odvodiť všetky základné vlastnosti živej prírody a v prvom rade ako napr diskrétnosť a integrita- dve základné vlastnosti organizácie života na Zemi. Medzi živými systémami neexistujú dvaja identickí jedinci, populácie a druhy. Táto jedinečnosť prejavu diskrétnosti a integrity je založená na fenoméne konvariantnej reduplikácie.

Konvariantná reduplikácia(samoreprodukcia so zmenami) sa uskutočňuje na základe maticového princípu (súčet prvých troch axióm). Toto je pravdepodobne jediná vlastnosť špecifická pre život, v podobe jeho existencie, ktorú poznáme na Zemi. Je založená na jedinečnej schopnosti sebareprodukcie hlavných riadiacich systémov (DNA, chromozómy, gény).

Reduplikácia je určená maticovým princípom (axióma N. K. Koltsova) syntézy makromolekúl (obr. 2.4).

2.4 Schéma replikácie DNA (podľa J. Savage, 1969) Obr.

Poznámka. Proces je spojený s oddelením párov báz (adenín-tymín a guanín-cytozín: A-T, G-C) a odvíjaním dvoch reťazcov pôvodnej špirály. Každé vlákno sa používa ako templát na syntézu nového vlákna

Schopnosť sebareprodukcie podľa maticového princípu Molekuly DNA dokázali plniť úlohu nositeľa dedičnosti pôvodných riadiacich systémov (axióma A. Weismana). Kon-variantná reduplikácia znamená možnosť dedenia diskrétnych odchýlok od počiatočného stavu (mutácií), predpokladov pre evolúciu života.

Živá hmota z hľadiska svojej hmotnosti zaberá zanedbateľný zlomok v porovnaní s ktoroukoľvek z horných škrupín zemegule. Podľa moderných odhadov je celková hmotnosť živej hmoty v našej dobe 2420 miliárd ton.Táto hodnota sa dá porovnať s hmotnosťou zemských obalov, do určitej miery pokrytých biosférou (tabuľka 2.2).

Tabuľka 2.2

Množstvo živej hmoty v biosfére

Živá hmota z hľadiska svojho aktívneho vplyvu na životné prostredie zaujíma osobitné miesto a kvalitatívne sa výrazne líši od ostatných schránok zemegule, rovnako ako sa živá hmota líši od mŕtvej hmoty.

VI Vernadsky zdôraznil, že živá hmota je najaktívnejšou formou hmoty vo vesmíre. Vykonáva gigantickú geochemickú prácu v biosfére a počas svojej existencie úplne premieňa vrchné obaly Zeme. Všetka živá hmota na našej planéte tvorí 1/11 000 000 hmotnosti celej zemskej kôry. Z kvalitatívneho hľadiska je živá hmota najorganizovanejšou časťou hmoty Zeme.

Pri hodnotení priemerného chemického zloženia živej hmoty podľa A.P. Vinogradova (1975), V. Larcher (1978) a iní, hlavnými zložkami živej hmoty sú prvky, ktoré sú v prírode rozšírené (atmosféra, hydrosféra, vesmír): vodík, uhlík, kyslík, dusík, fosfor a síra (tab. 2.3, obr. 2.5).

Tabuľka 2.3

Elementárne zloženie hviezdnej a slnečnej hmoty v porovnaní so zložením rastlín a živočíchov

2.5 Pomer chemických prvkov v živobytí

hmote, hydrosfére, litosfére a v hmote Zeme ako celku

Živá hmota biosféry pozostáva z najjednoduchších a najbežnejších atómov vo vesmíre.

Priemerné elementárne zloženie živej hmoty sa líši od zloženia zemskej kôry vysoký obsah uhlíka. Živé organizmy podľa obsahu iných prvkov neopakujú zloženie svojho prostredia. Selektívne absorbujú prvky potrebné na stavbu ich tkanív.

V procese života organizmy využívajú najdostupnejšie atómy schopné vytvárať stabilné chemické väzby. Ako už bolo uvedené, vodík, uhlík, kyslík, dusík, fosfor a síra sú hlavnými chemickými prvkami suchozemskej hmoty a sú tzv. biofeedback. Ich atómy vytvárajú zložité molekuly v živých organizmoch v kombinácii s vodou a minerálnymi soľami. Tieto molekulárne štruktúry predstavujú sacharidy, lipidy, proteíny a nukleové kyseliny. Uvedené časti živej hmoty sú v organizmoch v úzkej interakcii. Svet živých organizmov biosféry, ktorý nás obklopuje, je kombináciou rôznych biologických systémov rôzneho štruktúrneho poriadku a rôznych organizačných pozícií. V tomto ohľade sa rozlišujú rôzne úrovne existencie živej hmoty, od veľkých molekúl po rastliny a zvieratá rôznych organizácií.

1.Molekulárna(genetická) - najnižšia úroveň, na ktorej sa biologický systém prejavuje vo forme fungovania biologicky aktívnych veľkých molekúl-proteínov, nukleových kyselín, sacharidov. Z tejto úrovne sa pozorujú vlastnosti, ktoré sú charakteristické výlučne pre živú hmotu: metabolizmus, ku ktorému dochádza pri premene žiarivej a chemickej energie, prenos dedičnosti pomocou DNA a RNA. Túto úroveň charakterizuje stálosť štruktúr v generáciách.

2.Mobilný-úroveň, na ktorej sa spájajú biologicky aktívne molekuly v- jednotný systém. Pokiaľ ide o bunkovú organizáciu, všetky organizmy sú rozdelené na jednobunkové a mnohobunkové.

3.Tkanina-úroveň, na ktorej kombinácia podobných buniek tvorí tkanivo. Zahŕňa súbor buniek spojených spoločným pôvodom a funkciami.

4.organ-úroveň, na ktorej niekoľko typov tkanív funkčne interaguje a tvorí špecifický orgán.

5.Organické- úroveň, na ktorej sa vzájomné pôsobenie množstva orgánov redukuje na jediný systém jednotlivého organizmu. Predstavený určité typy organizmov.

6.populačný druh, kde existuje súbor určitých homogénnych organizmov spojených jednotou pôvodu, spôsobu života a biotopu. Na tejto úrovni vo všeobecnosti prebiehajú elementárne evolučné zmeny.

7.Biocenóza a biogeocenóza(ekosystém)-viac vysoký stupeň organizácia živej hmoty, spájajúca organizmy rôzneho druhového zloženia. V biogeocenóze navzájom interagujú v určitej oblasti zemského povrchu s homogénnymi abiotickými faktormi.

8.biosférický-úroveň, na ktorej sa vytvoril prírodný systém najvyššej úrovne, pokrývajúci všetky prejavy života na našej planéte. Na tejto úrovni sa všetky cykly hmoty vyskytujú v globálnom meradle, spojené s životne dôležitou činnosťou organizmov.

Podľa spôsobu výživy sa živá hmota delí na autotrofy a heterotrofy.

Autotrofy(z gr. autos - sám, trof - krmivo, krmivo) sa nazývajú organizmy, ktoré si z okolitej kostnej hmoty berú chemické prvky potrebné pre život a na stavbu svojho tela nepotrebujú hotové organické zlúčeniny iného organizmu. Hlavným zdrojom energie, ktorý využívajú autotrofy, je slnko.

Autotrofy sa delia na fotoautotrofy a chemoautotrofy. Fotoautotrofy využívať slnečné svetlo ako zdroj energie chemoautotrofy využívajú energiu oxidácie anorganických látok.

Medzi autotrofné organizmy patria riasy, suchozemské suchozemské rastliny, baktérie schopné fotosyntézy, ako aj niektoré baktérie schopné oxidovať anorganické látky (chemoautotrofy). Autotrofy sú primárnymi producentmi organickej hmoty v biosfére.

Heterotrofy(z gréckeho geter - iný) - organizmy, ktoré potrebujú pre svoju výživu v organickej hmoty tvorené inými organizmami. Heterotrofy sú schopné rozložiť všetky látky tvorené autotrofmi a mnohé z tých, ktoré si človek syntetizuje.

Živá hmota je stabilná len v živých organizmoch, má tendenciu zapĺňať sebou všetok možný priestor. „Tlak života“ nazval tento jav V. I. Vernadskij.

Na Zemi má z existujúcich živých organizmov najväčšiu reprodukčnú schopnosť bábovka obrovská. Každý výskyt tejto huby môže produkovať až 7,5 miliardy spór. Ak by každá spóra slúžila ako začiatok nového organizmu, tak objem pršiplášťov už v druhej generácii bol 800-krát väčší ako veľkosť našej planéty.

Teda najvšeobecnejšia a najkonkrétnejšia vlastnosť nažive- schopnosť samoreprodukcie, kovariantná reduplikácia založená na princípe matice. Táto schopnosť spolu s ďalšími vlastnosťami živých bytostí určuje existenciu hlavných úrovní organizácie živých vecí. Všetky úrovne organizácie života sú v komplexnej interakcii ako súčasť jedného celku. Každá úroveň má svoje vlastné zákony, ktoré určujú črty vývoja všetkých foriem orgánov

znižovanie živej. Schopnosť evolúcie pôsobí ako atribút života, priamo vyplývajúci z jedinečnej schopnosti živých organizmov reprodukovať samostatné biologické jednotky. Špecifické vlastnosti života zabezpečujú nielen rozmnožovanie vlastného druhu (dedičnosť), ale aj zmeny potrebné pre evolúciu v samoreprodukujúcich sa štruktúrach (variabilita).

Druhy látok, ktoré tvoria biosféru (podľa V.I. Vernadského)

Podľa V.I. Vernadského, substancia biosféry pozostáva z:

Živá hmota - biomasa moderných živých organizmov ;

Biogénna látka - vytvorený životom a je zdrojom mimoriadne silnej potenciálnej energie (všetky formy detritu, ako aj rašeliny, uhlia, ropy a plynu biogénneho pôvodu);

Bio-inertná látka - tvorené súčasne inertnými procesmi a živými organizmami (zmesi biogénnych látok s minerálnymi horninami nebiogénneho pôvodu - pôda, bahno, prírodné vody, plynové a ropné bridlice, bitúmenové piesky, časť sedimentárnych uhličitanov);

Inertná látka - tvorené procesmi, na ktorých sa živá hmota nezúčastňuje ( skaly, minerály, sedimenty neovplyvnené priamymi biogeochemickými účinkami organizmov).

Podľa údajov na základe obsahu energie alebo uhlíka množstvo živej, biogénnej a bioinertnej hmoty v biosfére koreluje 1:20:4000.

Celý súbor organizmov na planéte I.I. Vernadsky nazval živú hmotu, pričom za jej základné charakteristiky považoval celkovú hmotnosť, chemické zloženie a energiu.

Zákon stálosti, ktorý sformuloval V.I. Vernadsky, hovorí:

Množstvo živej hmoty v biosfére (za dané geologické obdobie) je konštantná hodnota (konštantná).

Živá hmota- ϶ᴛᴏ totalita a biomasa živých organizmov v biosfére. Vernadsky (1967, s. 241) napísal: ʼʼNa zemskom povrchu nie je žiadna chemická sila, ktorá by pôsobila sústavnejšie, a teda vo svojich konečných dôsledkoch silnejšia ako živé organizmy ako celokʼʼ. Najprv počítal Celková váhaživá hmota biosféry - 1,8 - 2,5 x 10 15 (v sušine). Zároveň sa táto hodnota ukázala ako trochu nadhodnotená, čo objasnili štúdie N.I. Bazilevich, L.E. Vlasť, N.N. Rozová (1971). Ako je zrejmé z tabuľky 1, hlavnú časť biomasy pôdy tvoria zelené rastliny (99,2 %) a v oceáne živočíchy (93,7 %).

Tabuľka 1 - Biomasa organizmov Zeme (podľa N.I. Bazilevich et al., 1971)

Ak je živá hmota rovnomerne rozložená po povrchu našej planéty, potom ju pokryje vrstvou s hrúbkou len 2 cm.

Živá hmota našej planéty existuje vo forme obrovského množstva organizmov rôznych tvarov a veľkostí. Dnes je na Zemi viac ako 2 milióny druhov organizmov, z toho rastliny tvoria asi 500 tisíc druhov a živočíchy viac ako 1,5 milióna druhov.

Najbohatšou skupinou organizmov na Zemi z hľadiska počtu druhov je hmyz a je ho oveľa viac ako iných rastlinných a živočíšnych druhov dokopy (≈ 1 000 000). Ale môže ich byť viac, lebo. väčšina hmyzu, ktorý žije v trópoch, ešte nebola opísaná.

Z vyšších rastlín sú to najrozšírenejšie krytosemenné rastliny – kvitnúce, v počte asi 250 tisíc druhov.

Presne povedané, výraz „živá hmota“ je neúspešný. Používa sa iba v tradícii Vernadského diel ako ekvivalent dvoch adekvátnejších konceptov: živá hmota = súhrn živých organizmov = biota.

Živá hmota - pojem a druhy. Klasifikácia a vlastnosti kategórie "Živá látka" 2017, 2018.

Jedným z ústredných článkov koncepcie biosféry je doktrína živej hmoty. Pri skúmaní procesov migrácie atómov v biosfére sa V. I. Vernadskij priblížil k otázke genézy (pôvodu, výskytu) chemických prvkov v zemskej kôre a následne k potrebe vysvetliť stabilitu zlúčenín, ktoré tvoria organizmy. Pri analýze problému migrácie atómov dospel k záveru, že „organické zlúčeniny nezávislé od živej hmoty nikde neexistujú“. Neskôr formuluje pojem „živá hmota“: „Živá hmota biosféry je súhrnom jej živých organizmov... Súhrn organizmov zredukovaný na ich hmotnosť, chemické zloženie a energiu budem nazývať živou hmotou. “ Hlavným účelom živej hmoty a jej neoddeliteľnou vlastnosťou je akumulácia voľnej energie v biosfére. Obvyklá geochemická energia živej hmoty sa vyrába predovšetkým reprodukciou.

Vedecké predstavy V. I. Vernadského o živej hmote, o kozmickej podstate života, o biosfére a jej prechode na novú kvalitu - noosféru, majú korene v 19. a na začiatku 20. storočia, kedy filozofi a prírodovedci vyrobili prvé pokusy pochopiť úlohu a úlohy človeka vo všeobecnom vývoji Zeme. Vďaka ich úsiliu začal človek napredovať k výšinám prirodzeného vývoja života a postupne zaberal ekologické miesto, ktoré mu pridelila príroda.

V. I. Vernadskij v 30. rokoch 20. storočia vyčlenil ľudstvo ako osobitnú súčasť celkovej hmoty živej hmoty. Toto oddelenie človeka od všetkého živého bolo možné z troch dôvodov. Po prvé, ľudstvo nie je výrobcom, ale spotrebiteľom biogeochemickej energie. Takáto práca si vyžadovala revíziu geochemických funkcií živej hmoty v biosfére. Po druhé, masa ľudstva na základe demografických údajov nie je konštantným množstvom živej hmoty. A po tretie, jeho geochemické funkcie nie sú charakterizované hmotnosťou, ale výrobnou činnosťou. Povahu asimilácie biogeochemickej energie ľudstvom určuje ľudská myseľ. Človek je na jednej strane vyvrcholením nevedomej evolúcie, „produktom“ spontánnej činnosti prírody a na druhej strane je iniciátorom novej, rozumne usmernenej etapy samotnej evolúcie.

Čo charakteristiky súčasťou živej hmoty? V prvom rade je to obrovská voľná energia. V procese evolúcie druhov sa biogénna migrácia atómov, t. j. energia živej hmoty biosféry, mnohonásobne zvýšila a stále rastie, pretože živá hmota recykluje energiu slnečného žiarenia, atómovú energiu. rádioaktívneho rozpadu a kozmickej energie rozptýlených prvkov pochádzajúcich z našej Galaxie. Živá hmota sa vyznačuje aj vysokou rýchlosťou chemických reakcií v porovnaní s neživou hmotou, kde sú podobné procesy tisíckrát a miliónkrát pomalšie. Napríklad niektoré húsenice dokážu spracovať potravu 200-krát viac, ako samy vážia za deň, a jedna sýkorka zožerie denne toľko húseníc, koľko sama váži.

Pre živú hmotu je charakteristické, že chemické zlúčeniny, ktoré ju tvoria, z ktorých najdôležitejšie sú bielkoviny, sú stabilné iba v živých organizmoch. Po ukončení životného procesu sa pôvodné živé organické látky rozkladajú na chemické zložky. Živá hmota existuje na planéte vo forme neustáleho striedania generácií, vďaka čomu je novovzniknutá geneticky spojená so živou hmotou minulých období. Toto je hlavná štrukturálna jednotka biosféry, ktorá určuje všetky ostatné procesy na povrchu zemskej kôry. Živá hmota je charakterizovaná prítomnosťou evolučného procesu. Genetická informácia každého organizmu je zašifrovaná v každej jeho bunke. V. I. Vernadskij zaradil živú hmotu do homogénne a heterogénne. Prvým je podľa neho generická, špecifická látka atď., a druhým sú prírodné zmesi živých látok. Toto je les, močiar, step, teda biocenóza. Vedec navrhol charakterizovať živú hmotu na základe takých kvantitatívnych ukazovateľov, ako je chemické zloženie, priemerná hmotnosť organizmov a priemerná rýchlosť osídlenia povrchu zemegule nimi.

V. I. Vernadsky uvádza priemerné údaje o miere „prenosu života v biosfére“. Čas zachytenia celého povrchu našej planéty v rôznych organizmoch týmto druhom možno vyjadriť nasledujúcimi číslami (dňami):

baktérie cholery 1,25

Infusoria 10,6 (maximálne)

Rozsievky 16,8 (maximum)

zelená 166-183 (stredná)

planktón

Hmyz 366

Ryby 2159 (maximum)

Kvitnúce rastliny 4076

Vtáky (kurčatá) 5600-6100

Cicavce:

divé prasa 37600

slon indický 376 000

Život na našej planéte existuje v nebunkových a bunkových formách.

nebunkovej forme živú hmotu predstavujú vírusy, ktoré nemajú dráždivosť a vlastnú syntézu bielkovín. Najjednoduchšie vírusy pozostávajú iba z proteínového obalu a molekuly DNA alebo RNA, ktorá tvorí jadro vírusu. Niekedy sú vírusy izolované do špeciálneho kráľovstva voľne žijúcich živočíchov - Vira. Môžu sa množiť iba vo vnútri určitých živých buniek. Vírusy sú v prírode všadeprítomné a sú hrozbou pre všetko živé. Usadzujú sa v bunkách živých organizmov a spôsobujú ich smrť. Bolo popísaných asi 500 vírusov, ktoré infikujú teplokrvné stavovce, a asi 300 vírusov, ktoré ničia vyššie rastliny. Viac ako polovica ľudských chorôb vďačí za svoj vznik najmenším vírusom (sú 100-krát menšie ako baktérie). Ide o poliomyelitídu, kiahne, chrípku, infekčnú hepatitídu, žltú zimnicu atď.

Bunkové formy život predstavujú prokaryoty a eukaryoty. Prokaryoty zahŕňajú rôzne baktérie. Eukaryoty sú všetky vyššie živočíchy a rastliny, ako aj jednobunkové a mnohobunkové riasy, huby a prvoky.