Функції живої речовини у біосфері. Жива речовина біосфери

Визначення терміна біосфери.

Біосфера (від грец. βιος - життя і σφαῖρα - сфера, куля) - оболонка Землі, заселена живими організмами, що знаходиться під їх впливом і зайнята продуктами їх життєдіяльності; "плівка життя"; Світова екосистема Землі.

Біосфера - оболонка Землі, заселена живими організмами та перетворена ними. Біосфера почала формуватися пізніше, як 3,8 млрд. років тому, коли на планеті стали зароджуватися перші організми. Вона проникає на всю гідросферу, верхню частину літосфери і нижню частину атмосфери, тобто населяє екосферу. Біосфера є сукупністю всіх живих організмів. У ній мешкає понад 3 000 000 видів рослин, тварин, грибів та бактерій. Людина теж є частиною біосфери, її діяльність перевершує багато природних процесів і, як сказав В. І. Вернадський: «Людина стає могутньою геологічною силою».

Французький вчений-природознавець Жан Батист Ламарк на початку XIX ст. вперше запропонував по суті концепцію біосфери, ще не ввівши навіть самого терміна. Термін «біосфера» було запропоновано австрійським геологом та палеонтологом Едуардом Зюссом у 1875 році.

Цілісне вчення про біосферу створив біогеохімік та філософ В. І. Вернадський. Він вперше відвів живим організмам роль найголовнішої перетворюючої сили планети Земля, враховуючи їхню діяльність не лише в даний час, а й у минулому.

Існує й інше, ширше визначення: Біосфера - сфера поширення життя на космічному тілі. При тому, що існування життя на інших космічних об'єктах, крім Землі поки невідоме, вважається, що біосфера може поширюватися на них у більш прихованих областях, наприклад, у літосферних порожнинах або підлідних океанах. Так, наприклад, розглядається можливість існування життя в океані супутника Юпітера Європи.

Концепція живої речовини.

Жива речовина - вся сукупність живих організмів у біосфері, незалежно від їхньої систематичної приналежності. Термін запроваджено В. І. Вернадським.

Це поняття не слід плутати з поняттям «біомасса», що є частиною біогенної речовини.

1 Характеристики живої речовини

2 Значення та функції живої речовини

3 Див.

4 Література

5 Примітки

Характеристики живої речовини[ред.

До складу живої речовини входять як органічні (в хімічному сенсі), так і неорганічні, або мінеральні речовини. Вернадський писав: Ідея у тому, що явища життя можна пояснити існуванням складних вуглецевих сполук – живих білків, безповоротно спростована сукупністю емпіричних фактів геохімії... Живе речовина – це сукупність всіх організмів.

Маса живої речовини порівняно мала і оцінюється величиною 2,4-3,6 1012 т (у сухій вазі) і становить менше 10-6 маси інших оболонок Землі. Але це одна з наймогутніших геохімічних сил нашої планети.

Жива речовина розвивається там, де може існувати життя, тобто на перетині атмосфери, літосфери та гідросфери. В умовах, не сприятливих для існування, жива речовина перетворюється на стан анабіозу.

Специфіка живої речовини полягає в наступному:

Жива речовина біосфери характеризується величезною вільною енергією. У неорганічному світі за кількістю вільної енергії з живою речовиною можна порівняти лише недовговічні незастиглі лавові потоки.

Різка відмінність між живою та неживою речовиною біосфери спостерігається у швидкості перебігу хімічних реакцій: у живій речовині реакції йдуть у тисячі та мільйони разів швидше.

Відмінною особливістю живої речовини є те, що складові її індивідуальні хімічні сполуки – білки, ферменти тощо – стійкі лише в живих організмах (значною мірою це характерно і для мінеральних сполук, що входять до складу живої речовини).

Довільний рух живої речовини, значною мірою саморегульований. В. І. Вернадський виділяв дві специфічні форми руху живої речовини: а) пасивну, яка створюється розмноженням та властива як тваринам, так і рослинним організмам; б) активну, що здійснюється за рахунок спрямованого переміщення організмів (вона характерна для тварин та меншою мірою для рослин). Живому речовині також властиве прагнення заповнити собою весь можливий простір.

Жива речовина виявляє значно більшу морфологічну та хімічну різноманітність, ніж неживу. Крім того, на відміну від неживої абіогенної речовини, жива речовина не буває представлена ​​виключно рідкою або газовою фазою. Тіла організмів побудовані у всіх трьох фазових станах.

Жива речовина представлена ​​у біосфері як дисперсних тіл – індивідуальних організмів. Причому, будучи дисперсною, жива речовина ніколи не знаходиться на Землі у морфологічно чистій формі – у вигляді популяцій організмів одного виду: вона завжди представлена ​​біоценозами.

Жива речовина існує у формі безперервного чергування поколінь, завдяки чому сучасна жива речовина генетично пов'язана з живою речовиною минулих епох. При цьому характерною для живої речовини є наявність еволюційного процесу, тобто відтворення живої речовини відбувається не за типом абсолютного копіювання попередніх поколінь, а шляхом морфологічних та біохімічних змін.

Значення та функції живої речовини[ред.

Робота живої речовини в біосфері досить різноманітна. За Вернадським, робота живої речовини в біосфері може виявлятися у двох основних формах:

а) хімічної (біохімічної) - І рід геологічної діяльності; б) механічної – ІІ рід транспортної діяльності.

Біогенна міграція атомів I роду проявляється у постійному обміні речовини між організмами та навколишнім середовищем у процесі побудови тіла організмів, перетравлення їжі. Біогенна міграція атомів II роду полягає в переміщенні речовини організмами в ході його життєдіяльності (при будівництві нір, гнізд, при заглибленні організмів у ґрунт), переміщенні живої речовини, а також пропускання неорганічних речовин через шлунковий тракт ґрунтоїдів, ілоєдів, фільтраторів.

Для розуміння тієї роботи, яку здійснює жива речовина в біосфері, дуже важливими є три основні положення, які В. І. Вернадський назвав біогеохімічними принципами:

Біогенна міграція атомів хімічних елементів у біосфері завжди прагне максимального прояву.

Еволюція видів у ході геологічного часу, що призводить до створення стійких у біосфері форм життя, йде у напрямі, що посилює біогенну міграцію атомів.

Жива речовина знаходиться в безперервному хімічному обміні з космічним середовищем, що його оточує, і створюється і підтримується на нашій планеті променистою енергією Сонця.

Функції живої речовини:

1. Енергетична функція

Поглинання сонячної енергії при фотосинтезі та хімічної енергії при розкладанні енергонасичених речовин, передача енергії харчовими ланцюгами.

В результаті здійснюється зв'язок біосферно-планетарних явищ із космічним випромінюванням, переважно із сонячною радіацією. За рахунок накопиченої сонячної енергії протікають усі життєві явища Землі. Недарма Вернадський назвав зелені хлорофільні організми основним механізмом біосфери.

Поглинена енергія розподіляється всередині екосистеми між живими організмами як їжі. Частково енергія розсіюється у вигляді тепла, а частково накопичується у відмерлій органічній речовині і переходить у викопний стан. Так утворилися поклади торфу, кам'яного вугілля, нафти та інших горючих з корисними копалинами.

2. Деструктивна функція

Ця функція полягає в розкладанні, мінералізації мертвої органічної речовини, хімічному розкладанні гірських порід, залученні мінералів, що утворилися, в біотичний кругообіг, тобто. обумовлює перетворення живої речовини на відстале. В результаті утворюються також біогенна та біокосна речовина біосфери.

Особливо слід сказати про хімічне розкладання гірських порід. «Ми маємо Землі могутнішого дробителяматерії, ніж живе речовина», - писав Вернадський. Піонери

життя на скелях - бактерії, синьо-зелені водорості, гриби та лишайники - надають на гірські породи сильний хімічний вплив розчинами цілого комплексу кислот - вугільної, азотної, сірчаної та різноманітних органічних. Розкладаючи з їхньою допомогою ті чи інші мінерали, організми вибірково витягують і включають в біотичний кругообіг найважливіші поживні елементи - кальцій, калій, натрій, фосфор, кремній, мікроелементи.

3. Концентраційна функція

Так називається вибіркове накопичення в ході життєдіяльності певних видів речовин для побудови тіла організму або видалених з нього при метаболізмі. В результаті концентраційної функції живі організми витягують та накопичують біогенні елементи навколишнього середовища. У складі живої речовини переважають атоми легких елементів: водню, вуглецю, азоту, кисню, натрію, магнію, кремнію, сірки, хлору, калію, кальцію. Концентрація цих елементів у тілі живих організмів у сотні та тисячі разів вища, ніж у зовнішньому середовищі. Цим пояснюється неоднорідність хімічного складу біосфери та її суттєва відмінність від складу неживої речовини планети. Поряд із концентраційною функцією живого організму речовини виділяється протилежна їй за результатами - розсіювальна. Вона проявляється через трофічну та транспортну діяльність організмів. Наприклад, розсіювання речовини при виділенні організмами екскрементів, загибелі організмів при різноманітних переміщеннях у просторі, зміні покривів. Залізо гемоглобіну крові розсіюється, наприклад, через комах.

4. Середоутворююча функція

Перетворення фізико-хімічних параметрів середовища (літосфери, гідросфери, атмосфери) внаслідок процесів життєдіяльності в умовах, сприятливих для існування організмів. Ця функція є спільним результатом розглянутих вище функцій живої речовини: енергетична функція забезпечує енергією всі ланки біологічного круговороту; деструктивна та концентраційна сприяють вилученню з природного середовища та накопиченню розсіяних, але життєво важливих для живих організмів елементів. Дуже важливо відзначити, що в результаті середоутворюючої функції в географічній оболонці відбулися такі найважливіші події: було перетворено газовий склад первинної атмосфери, змінився хімічний склад вод первинного океану, утворилася товща осадових порід у літосфері, на поверхні суші виник родючий ґрунтовий покрив. "Організм має справу з середовищем, до якого не тільки він пристосований, але яка пристосована до нього", - так характеризував Вернадський функцію живої речовини.

Розглянуті чотири функції живої речовини є основними, визначальними функціями. Можна виділити ще деякі функції живої речовини, наприклад:

Газова функція зумовлює міграцію газів та його перетворення, забезпечує газовий склад біосфери. Переважна маса газів Землі має біогенне походження. У процесі функціонування живої речовини створюються основні гази: азот, кисень, вуглекислий газ, сірководень, метан та ін. Добре видно, що газова функція є сукупністю двох основних функцій - деструктивної та середоутворюючої;

Окисно-відновна функція полягає в хімічному перетворенні головним чином тих речовин, які містять атоми зі змінним ступенем окиснення (сполуки заліза, марганцю, азоту та ін.). При цьому на поверхні Землі переважають біогенні процеси окиснення та відновлення. Зазвичай окислювальна функція живої речовини в біосфері проявляється у перетворенні бактеріями та деякими грибами щодо бідних киснем сполук у ґрунті, корі вивітрювання та гідросфері на більш багаті киснем сполуки. Відновлювальна функція здійснюється при утворенні сульфатів безпосередньо або через біогенний сірководень, що виробляється різними бактеріями. І тут бачимо, що це функція одна із проявів средообразующей функції живої речовини;

Транспортна функція - перенесення речовини проти сили тяжкості та у горизонтальному напрямку. Ще з часів Ньютона відомо, що переміщення потоків речовини на планеті визначається силою земного тяжіння. Нежива речовина сама по собі переміщається похилою площиною виключно зверху вниз. Тільки у цьому напрямі рухаються річки, льодовики, лавини, осипи.

Жива речовина охоплює та перебудовує всі хімічні процеси біосфери. Жива речовина є найпотужнішою геологічною силою, що росте з ходом часу. Віддаючи належне пам'яті великого основоположника вчення про біосферу, наступне узагальнення А. І. Перельман запропонував назвати «законом Вернадського»:

«Міграція хімічних елементів на земній поверхні та в біосфері в цілому здійснюється або за безпосередньою участю живої речовини (біогенна міграція) або ж вона протікає в середовищі, геохімічні особливості якого (О2, СО2, H2S тощо) переважно зумовлені живою речовиною як тим, що нині населяє цю систему, і тим, що діяло Землі протягом всієї геологічної історії».

За рахунок активного пересування живі організми можуть переміщати різні речовини або атоми у горизонтальному напрямку, наприклад, за рахунок різних видів міграцій. Переміщення або міграцію хімічних речовин живою речовиною Вернадський назвав біогенною міграцією атомів або речовини.

В основу концепції біосфери покладено уявлення про живу речовину. Більше 90% всієї живої речовини посідає наземну рослинність (98% біомаси суші). Жива речовина-найбільш потужний геохімічний та енергетичний фактор, провідна сила планетарного розвитку. Основне джерело біохімічної активності організмів - це сонячна енергія, яка використовується в процесі фотосинтезу зеленими рослинами та деякими мікроорганізмами для створення органічної речовини. Органічна речовина забезпечує їжею та енергією інші організми. Фотосинтез призвів до накопичення в атмосфері вільного кисню, утворення озонового шару, що захищає від ультрафіолетового та жорсткого космічного випромінювання, підтримує сучасний газовий склад атмосфери. Життя Землі завжди існувала у вигляді складно організованих комплексів різноманітних організмів (біоценозів). Разом з тим живі організми та середовище їхнього існування утворюють цілісні системи — біогеоценози. Харчування, дихання та розмноження організмів та пов'язані з ними процеси створення, накопичення та розпаду органічної речовини забезпечують постійний кругообіг речовини та енергії. З цим кругообігом пов'язана міграція атомів хімічних елементів через живу речовину. Так, весь атмосферний кисень обертається через живу речовину за 2000 років, вуглекислий газ за 300 років. Великою різноманітністю органічних та хімічних сполук характеризується склад самих організмів. Завдяки живій речовині на планеті утворилися ґрунти та органічне мінеральне паливо (торф, вугілля, можливо навіть нафта).

Досліджуючи процеси міграції атомів у біосфері, В.І. Вернадський підійшов до питання про генезу (походження) хімічних елементів у земній корі, а потім і до необхідності пояснити стійкість сполук, з яких складаються організми. Аналізуючи проблему міграції атомів, він дійшов висновку, що ніде немає органічні сполуки, незалежні від живої речовини. «Під ім'ям живої речовини, – писав В.І. Вернадський в 1919 р., — я маю на увазі всю сукупність всіх організмів, рослинності та тварин, у тому числі й людини».

Таким чином, жива речовина – сукупність живих організмів біосфери, чисельно виражена в елементарному хімічному складі, масі та енергії. У 1930-х роках. В.І. Вернадський із загальної маси живої речовини виділяє людство як його особливу частину. Таке відокремлення людини від усього живого стало можливим із трьох причин.

По-перше, людство не виробником, а споживачем біогеохімічної енергії. Така теза вимагала перегляду геохімічних функцій живої речовини у біосфері. По-друге, маса людства, виходячи з даних демографії, не є постійною кількістю живої речовини. І, по-третє, його геохімічні функції характеризуються не масою, а виробничою діяльністю.

Якби людина не виділилася з природної тваринного світу, то її чисельність була б близько 100 тисяч. Такі протолюди жили в обмеженому ареалі, та його еволюція визначалася б повільними процесами, які у результаті популяційно-генетичних змін, характерних видоутворення. Проте з появою людини стався якісний стрибок у розвитку природи Землі. Є всі підстави вважати, що це нове якість пов'язані з розумом і свідомістю homo sapiens. Таким чином, головною видовою відмінністю людини є її розум, і саме завдяки свідомості людство розвивалося своїм шляхом. Це позначилося і процесі розмноження людей, оскільки формування соціально зрілих форм свідомості потрібно тривалий час — щонайменше 20 років.

Які ж характерні риси притаманні живій речовині? Насамперед це величезна вільна енергія.У процесі еволюції видів біогенна міграція атомів, тобто. енергія живої речовини біосфери, збільшилася у багато разів і продовжує зростати, бо жива речовина переробляє енергію сонячних випромінювань, атомну енергію радіоактивного розпаду та космічну енергію розсіяних елементів, що надходять з нашої Галактики. Живому речовині властива також висока швидкість протікання хімічних реакційв порівнянні з речовиною неживою, де схожі процеси йдуть у тисячі та мільйони разів повільніше. Наприклад, деякі гусениці на добу можуть переробити їжі в 200 разів більше, ніж важать самі, а одна синиця за день з'їдає стільки гусениць, скільки сама важить.

Для живої речовини характерно те, що складові його хімічні сполуки. найголовнішими з яких є білки, стійкі лише у живих організмах.Після завершення процесу життєдіяльності вихідні живі органічні речовини розкладаються до складових хімічних частин.

Жива речовина існує на планеті у формі безперервного чергування поколінь, завдяки чому новостворене покоління генетично пов'язане з живою речовиною минулих епох. Це головна структурна одиниця біосфери, що визначає всі інші процеси земної кори. Для живої речовини характерно наявність еволюційного процесу.Генетична інформація будь-якого організму зашифрована у кожній його клітині. Цим клітинам спочатку призначено бути самими собою, крім яйцеклітини, з якої розвивається цілий організм. Таким чином, жива речовина по суті є безсмертною.

В.І. Вернадський зазначав, що живе речовина невіддільне від біосфери, є її функцією і водночас «однієї з наймогутніших геохімічних сил нашої планети». Кругообіг речовин В.І. Вернадський назвав біогеохімічними циклами. Ці цикли та кругообіг забезпечують найважливіші функції живої речовини в цілому. Вчений виділив п'ять таких функцій:

Газова функція -здійснюється зеленими рослинами, що виділяють кисень у процесі фотосинтезу, а також усіма рослинами та тваринами, що виділяють вуглекислий газ у результаті дихання;

Концентраційна функція -проявляється у здатності живих організмів накопичувати у своїх тілах багато хімічних елементів (першому місці — вуглець, серед металів — кальцій);

Окисно-відновна функція -виявляється у хімічних перетвореннях речовин у процесі життєдіяльності. В результаті утворюються солі, оксиди, нові речовини. З цією функцією пов'язано формування залізних та марганцевих руд, вапняків тощо;

Біохімічна функція -визначається як розмноження, зростання та переміщення у просторі живої речовини. Усе це призводить до кругообігу хімічних елементів у природі, їх біогенної міграції;

Функція біогеохімічної діяльності людинипов'язана з біогенною міграцією атомів, що багаторазово посилюється під впливом господарської діяльності людини. Людина розробляє та використовує для своїх потреб велику кількість речовин земної кори, у тому числі таких, як вугілля, газ, нафта, торф, сланці, багато руд. Одночасно відбувається антропогенне надходження у біосферу чужорідних речовин, причому у кількостях, що перевищують допустиме значення. Це призвело до кризового протистояння людини та природи. Головною причиною екологічної кризи, що насувається, вважається технократична концепція, що розглядає біосферу, з одного боку, як джерело фізичних ресурсів, з іншого — як стічні труби для видалення відходів.

Всі екологічні процеси протікають у системах, що включають до свого складу живу речовину, тому важливо вміти відрізняти живу речовину від інших видів речовин (неорганічних, відсталих, біокосних та ін.).

Жива речовина - це те, що утворює сукупність тіл усіх незалежно від їхньої приналежності до тієї чи іншої систематичної групи. Загальна маса (у сухому вигляді) живої речовини на планеті Земля становить (2,4-3,6)*10 12 тонн.

Жива речовина невіддільна від і є його функцією, а також однією з наймогутніших геологічних сил на . Воно є нерозривною молекулярно-біологічною єдністю, системним цілим з характерними ознаками, загальними для всієї епохи його існування, а також для кожної окремої геологічної епохи. Знищення окремих компонентів живої речовини може призвести до порушення системи в цілому, тобто до екологічної катастрофи та загибелі системи живої речовини загалом.

Розглянемо деякі найзагальніші речовини незалежно від геологічної епохи його існування.

1. Система, що складається з живої речовини (організм), здатна до зростання, тобто вона збільшується у розмірах.

2. Організм (живий) протягом часу свого існування зберігає свої найбільш типові ознаки і здатний передавати ці ознаки у спадок, тобто є носієм та передавачем.

3. Живий організм у процесі свого життя здатний до розвитку, який ділиться на два періоди - ембріональний та постембріональний.

4. Жива речовина як окремий організм, здатна до розмноження, завдяки чому забезпечується існування цього виду протягом тривалого (з історичних позицій) часу.

5. Для живої речовини характерний спрямований обмін речовин.

Рівні організації живої речовини

Живе речовина як сукупність всіх організмів, що живуть Землі, складається з кількох царств (Прокаріоти, Тварини, Рослини, Гриби), які у складних взаємовідносинах. Жива речовина має складну будову та різні рівні організації. Розглянемо деякі з них як ускладнення.

1. Молекулярно-генний (суборганізмний) - особлива форма організації живого, властива всім без винятку організмам, що представляє собою сукупність різних органічних та неорганічних речовин, пов'язаних між собою певною структурою та системою біохімічних процесів, що дозволяють зберігати цю сукупність сполук як цілісну систему, здатну до зростання, розвитку, самозбереження та розмноження протягом усього часу існування цього організму, тобто до смерті.

2. Клітинний – все живе (крім неклітинних форм життя) утворено особливими структурами – клітинами, які мають строго певну будову, властиву як організмам із царства Рослини, так і організмам із царств Тварини та Гриби; деякі організми складаються з однієї клітини, тому такі організми при клітинному рівні відповідають і новому рівню організації - організму (див. п'ятий рівень організації).

3. Тканинний - характерний для складних багатоклітинних організмів, у яких відбулася спеціалізація клітин за функціями, що виконуються, що призвело до утворення тканин - сукупності клітин, що мають однакове походження, близьку будову і виконують однакові або близькі за характером функції; розрізняють рослинні та тварини так, у рослин виділяють покривні, основні, механічні, провідні тканини та меристеми (тканини росту); у тварин - покривні, нервові, м'язові та сполучні тканини.

4. Органний – у високоорганізованих організмів тканини утворюють структури, призначені для виконання певних функцій, які називаються органами, а органи об'єднуються у системи органів (наприклад, шлунок входить до складу травної системи).

5. Організм - системи органів об'єднані в , при функціонуванні якого реалізується життєдіяльність конкретної живої істоти; відомо, що у природі існує велика кількість одноклітинних організмів.

6. Популяційно-видовий - особини одного виду утворюють особливі угруповання, що живуть на даній конкретній території та займають певну екологічну нішу, які називаються популяціями, а популяції однакових організмів утворюють підвиди та види.

7. Біогеоценотичний - цей рівень організації живої речовини пов'язаний з тим, що на даній території проживає певна кількість популяцій різних видів (як тварин, так і рослин, грибів, прокаріотів та неклітинних форм життя), які взаємопов'язані один з одним різними зв'язками, у тому числа та харчовими.

8. Біосферний - це вищий рівень організації живого на планеті Земля, що представляє собою всю сукупність живих істот, що живуть на ній, які взаємопов'язані один з одним планетарним кругообігом хімічних елементів та хімічних сполук; порушення цього кругообігу може призвести до глобальної катастрофи і навіть до загибелі всього живого.

Отже, 1-5 рівні організації характерні окремо взятого організму, а 6-8 - для сукупності організмів. Необхідно пам'ятати, що людина - це складова частина живої речовини на планеті Земля, але її діяльність через наявність розуму значно відрізняється від діяльності інших організмів, проте вона складова частина природи, а не її «цар».

Коротка характеристика хімічного складу живої речовини

Жива речовина є складною системою біоорганічних, органічних і неорганічних сполук. У складі живої речовини виявлено практично всі стійкі хімічні елементи, відомі людині, але у різних кількостях. Ці поділяють на біогенні та небіогенні, виходячи з їхньої ролі в живих організмах.

Основу живої речовини становлять біоорганічні та органічні сполуки. До біоорганічних речовин відносять , нуклеїнові кислоти, вітаміни, і . Ці речовини називають біоорганічними тому, що ці сполуки виробляються в організмах і без цих речовин життя принципово неможливе (особливо це стосується білків та нуклеїнових кислот). Прикладом органічних речовин, що входять до складу живої речовини є органічні кислоти (яблучна, оцтова, молочна та ін), сечовина та інші хімічні сполуки.

Загальна характеристика клітинних організмів, їх класифікація за наявності ядра у клітині

Клітинні організми переважають над неклітинними та мають складну класифікацію. При вивченні будови клітини було виявлено, більшість клітинних форм організмів у складі клітин обов'язково містить особливий органоїд - ядро. Однак у клітинах деяких організмів ядро ​​відсутнє. Тому клітинні організми поділяють на великі групи - ядерні (або еукаріоти) і без'ядерні (або прокаріоти). У цьому підрозділі розглянемо прокаріоти.

Прокаріотами (без'ядерними) називають організми, клітини яких не мають окремо сформованого ядра.

До без'ядерних організмів належать бактерії та синьо-зелені водорості, які утворюють царство Дроб'янки, що входить до надцарства Доядерні, або Прокаріоти. У практичному відношенні найбільше значення мають бактерії.

Тіло бактерій складається з однієї клітини різної форми, яка має оболонку та цитоплазму. Яскраво виражені органоїди відсутні; у клітині міститься одна молекула ДНК; вона замкнена в кільце, місце її знаходження у цитоплазмі називається нуклеоїдом.

За формою клітини бактерії поділяють на коки (кулясті), бацили (паличкоподібні), вібріони (дугоподібно вигнуті), спірили (вигнуті у формі спіралі).

Бактерії розмножуються звичайним розподілом (у сприятливих умовах кожен поділ здійснюється за 20-30 хвилин). При настанні несприятливих умов клітина бактерії перетворюється на суперечку, що має високу стійкість до впливу різних факторів - температури, вологості, радіації. Потрапляючи у сприятливі умови, суперечки набухають, їх оболонки розриваються та бактеріальні клітини стають життєво активними.

По відношенню до кисню розрізняють анаеробні (живуть у середовищах, де немає молекулярного кисню) та аеробні (для їхнього життя необхідний Про 2), існують також бактерії, які можуть жити і в аеробному, і в анаеробному середовищі.

Вид, його критерії та екологічна характеристика

Жива речовина у природі існує у вигляді окремих дискретних таксономічних одиниць - видів (біологічних видів).

Біологічний вид (вигляд) - сукупність особин, які мають загальними морфофізіологічними ознаками, біохімічною, генетичною (спадковою) подібністю, що вільно схрещуються один з одним і дають плідне потомство, пристосованих до подібних умов існування, що займають у природі певний ареал. е. які займають одну і ту ж екологічну нішу.

Види утворені населенням і підвидами (останнє притаманно не всім видів). Біологічний вид характеризується такими критеріями:

1) генетичним, тобто. всі особини цього виду мають однаковий набір хромосом;

2) біохімічним, т. е. всім особин цього виду характерні однакові хімічні сполуки ( , нуклеїнові кислоти та інших.), які від аналогічних сполук інших видів;

3) морфофізіологічним, тобто організми одного виду мають загальні ознаки зовнішньої та внутрішньої будови та характеризуються однаковими процесами, що забезпечують їх життєдіяльність;

4) екологічним, т. е. особини цього виду вступають у однакові (відмінні від інших видів) взаємовідносини з природним середовищем;

5) історичним – особини цього виду мають однакове походження та у процесі внутрішньоутробного розвитку проходять однаковий цикл цього розвитку згідно з біогенетичним законом;

6) географічним – особини цього виду проживають на певній території та пристосовані до існування на даній території.

У науці «екологія» широко використовують такі різновиди терміна «вид».

1. Вид шкідливий - що завдає людині господарську шкоду або викликає захворювання; поняття відносне, оскільки будь-який вид, що живе на планеті, займає певну екологічну нішу та виконує певну екологічну роль; наприклад, вовк може завдавати великої шкоди господарській діяльності людини, але він є «санітаром» природи, відіграє велику роль в «відбраковуванні» нежиттєздатних особин тих видів, якими вона харчується.

2. Вимерлий вид - це вид, який зник у результаті процесів еволюції, наприклад, птеродактиль.

3. Вимираючий вигляд - такий вид, властивості якого не відповідають сучасним умовам існування та генетичні можливості до пристосування до життя в нових умовах практично вичерпані; такі види можуть зберегтися тільки в результаті повного його окультивування (заноситься до Червоної книги).

4. Зникаючий вид - вид організмів, що знаходяться під загрозою вимирання за рахунок того, що чисельність особин, що збереглися, недостатня для відтворення виду, але генетично вигляд має сприятливі можливості для пристосування до умов зовнішнього середовища (заноситься в Червону книгу як вид, що знаходиться під загрозою).

5. Охоронюваний вид - вид, навмисне завдання шкоди особам якого і порушення довкілля його заборонено певними законодавчими актами різного рангу (міжнародними, державними, місцевими), наприклад соболь та ін.

Структура виду полягає в тому, що він утворений окремими особинами, об'єднаними у популяції та підвиди. Наявність підвидів характерна лише тих видів, які мають великі ареали, що характеризуються різноманітними умовами.

Населення - група особин цього виду, здатних до схрещування та виробництва повноцінного потомства, що проживають на цій території, що має природні кордони з іншими територіями, що ускладнює схрещування особин цієї популяції з особинами інший. Слід пам'ятати, що екологічною одиницею виду є населення.

Населення різних видів, що проживають на даній території, утворюють біоценоз, в якому ці популяції пов'язані один з одним різними зв'язками, у тому числі і харчовими.

Неорганічні речовини та їх роль у живій речовині

Жива речовина, як і будь-яка інша речовина, утворена атомами хімічних елементів, що входять до складу неорганічних та органічних сполук, сукупність яких утворює живу речовину, яка якісно відрізняється і від неорганічних, і від індивідуальних органічних хімічних сполук.

Неорганічними називають речовини, у складі яких відсутні атоми вуглецю (крім самого вуглецю, його оксидів, вугільної кислоти, її солей, родану, родановодню, роданідів, ціану, ціановодню, ціанідів).

До складу організмів входять вода, деякі солі натрію, калію, кальцію та інших хімічних елементів.

Коротка характеристика ролі деяких оксидів, гідроксидів та солей у живій речовині

З оксидів в організмах велике значення має вуглекислий газ (вуглекислота, оксид вуглецю (IV), діоксид (двоокис) вуглецю). Ця речовина є одним із продуктів дихання (для всіх організмів!). При розчиненні у воді (наприклад, у цитоплазмі, плазмі крові тощо) вуглекислий газ утворює вугільну кислоту, яка при дисоціації розпадається на гідрокарбонат-іони (НСО 3) та карбонат-іони (СО 2- 3), що утворюють (спільно) ) карбонатну буферну систему, що стабілізує реакцію середовища. Надлишок С 2 видаляється з організму в результаті процесів, що протікають при (у всіх організмів: і у рослин, і у тварин).

Найважливішими гідроксидами, що містяться в живій речовині, є вугільна (Н2СО3), фосфорна (Н3РО4) та деякі інші кислоти. Як зазначено вище (на прикладі вугільної кислоти), ці гідроксиди сприяють створенню буферних систем у водних розчинах, що призводить до стабілізації реакції середовища в протоплазмі або інших рідких середовищах, що містяться в організмі. Фосфорна кислота відіграє величезну роль в утворенні різних фосфоровмісних сполук (наприклад, в утворенні АДФ з АМФ або АТФ з АДФ; АТФ - аденозинтрифосфат, АДФ - аденозиндифосфат, АМФ - аденозинмонофосфат; ці речовини відіграють велику роль у процесах дисиму.

Важлива для організмів та хлороводнева (соляна) кислота (НСІ). Вона міститься в шлунковому соку або розчинах, які сприяють перетравленню їжі (наприклад, в шлунку людини).

У організмах перебувають у дисоційованому стані, т. е. як іонів. Розглянемо біологічну роль деяких аніонів (негативно заряджених іонів) та катіонів (позитивно заряджених іонів) у живій речовині.

Коротка характеристика біологічної ролі катіонів

У живому речовині найбільше значення мають такі катіони: К + , Са 2+ , Na + , Mg 2+ , Fе 2+ , Мn 2+ та інших.

1. Катіони натрію (Nа+). Ці іони створюють певний осмотичний тиск (Осмотичний тиск виникає у водних розчинах і є силою, під впливом якої здійснюється осмос, тобто одностороння дифузія речовин через напівпроникну мембрану). Крім того, спільно з катіонами калію (К+) за рахунок різної проникності клітинної мембрани вони створюють мембранну рівновагу, при якому виникає різниця біохімічних потенціалів, що забезпечує провідність клітин і тканин організму; беруть участь у водному та іонному обміні організму в цілому. В організм (клітину) надходять як водного розчину хлориду натрію. У тварин і людини в результаті потовиділення може втрачатися велика кількість натрію хлориду, що різко знижує їх працездатність. Дані іони спільно з деякими органічними та неорганічними аніонами регулюють кислотно-лужну рівновагу (наприклад, з іонами НСО - 3, СН 3 СОО - та ін).

2. Катіони К+. Ці іони разом із іонами Nа + створюють мембранне рівновагу. Вони активізують білковий синтез, а в організмах вищих тварин і людини впливають на біоритми серця. Іони К+ входять до складу макродобрив – калійних та суттєво впливають на продуктивність сільськогосподарських рослин.

3. Катіони Са 2+. Дані іони є антагоністами іонів К+ (тобто виявляють протилежну дію порівняно з останніми). Вони входять до складу мембранних структур, утворюють пектинові речовини, які утворюють міжклітинну речовину в рослинних організмах. Ці іони у складі солей кальцію беруть участь в утворенні найважливішої сполучної тканини - кісткової, яка утворює кістяк хребетних тварин і людини та деяких інших організмів (наприклад, кишковопорожнинних та ін.). Здійснюють регуляцію процесів утворення клітин, беруть участь у реалізації м'язових скорочень, відіграють велику роль у згортанні крові та ін. процесах.

4. Катіони Мg 2+. Роль цих іонів аналогічна (у ряді випадків) ролі іонів Са 2+ і вони містяться в організмах у певних співвідношеннях. Крім того, іони Мg 2+ входять до складу найважливішого фотосинтезуючого пігменту рослин - хлорофілу, активізують синтез ДНК та беруть участь у реалізації енергетичного обміну.

5. Іони Fе 2+. Грають велику роль життя багатьох тварин, оскільки входять до складу найважливішого дихального пігменту - гемоглобіну, що у процесі дихання. Вони входять до складу м'язового білка - міоглобіну, беруть участь у синтезі хлорофілу, тобто. іони Fе 2+ є основою сполук, за допомогою яких реалізуються багато окислювально-відновних процесів.

6. Іони Сі 2+ , Мn 2+ , Сг 3+ та ряд інших іонів також беруть участь в окислювально-відновних процесах, що реалізуються в різних організмах (ці іони входять до складу складних металоорганічних сполук).

Коротка характеристика біологічної ролі деяких аніонів

Найбільше значення мають аніони Н 2 РО - 4 , НРО 2- 4 , Сl - , I - , РО 3- 4 , Вг - , F - , НСО - 3 , NO - 3 , SО 2-4 і ряд ін. роль деяких із цих іонів у різних організмах.

1. Нітрат-і нітрит-іони (NO - 3, NO - 2, відповідно).

Іони, що містять азот, відіграють велику роль в організмах рослин, тому що у своєму складі містять зв'язаний азот і використовуються (поряд з катіонами амонію – NH + 4) для синтезу азотовмісних «речовин життя» – білків та нуклеїнових кислот. При надходженні надлишку цих іонів в організм рослини вони накопичуються в них і, потрапляючи (у складі їжі) в організм людини та тварин, можуть викликати порушення в обміні речовин цих організмів («нітратне та нітритне отруєння»). Це робить необхідним оптимальне використання азотних добрив при їх внесенні у ґрунт.

2. Гідро- та дигідрофосфат-іони (НРО 2- 4, Н 2 РО 4 - відповідно).

Ці іони беруть участь в обміні речовин і є необхідними при синтезі нуклеїнових кислот, моно-, ді- та тріаденозин-фосфатів, які відіграють велику роль в енергетичному обміні та синтезі органічних речовин у різних організмах (рослинних, тварин та ін.). Дані іони беруть участь у підтримці кислотно-основної рівноваги, зберігаючи в певних межах сталість реакції середовища.

3. Сульфат-іони (SO 2 4) - джерело сірки, необхідний для синтезу сірковмісних природних альфа-амінокислот, що використовуються при отриманні білків. Необхідні процесів синтезу деяких вітамінів, ферментів (в організмах рослин). В організмах тварин сульфат-іони є продуктом реакцій знешкодження хімічних сполук, що утворюються у печінці.

4. Галогенід-іони (Сl - - хлорид-іони, Вг - бромід-іони, I - - іодид-іони, F - - фторид-іони). Вони є протиіонами для катіонів (особливо Сl -), тобто створюють нейтральну систему з катіонами. Система іонів (катіонів та аніонів) створює разом з водою осмотичний тиск та тургор; хлорид-іони ставляться до макроелементів для тварин, інші галогенид-ионы є мікроелементами, тобто. необхідні будь-яким організмам у невеликих (мікро-) кількостях. Значення іодид-іонів полягає в тому, що вони входять до складу найважливішого гормону - тироксину, а надлишок та нестача цих іонів призводить до появи різних захворювань у людини (міксидему та базедову хворобу). Фторид-іони впливають на обмін у кістковій тканині зубів, бромід-іони входять до складу хімічних сполук, що містяться в гіпофізі.

Загальна характеристика та класифікація органічних сполук, що входять до складу живої речовини, та їх екологічна роль

Речовини, до складу яких входять атоми вуглецю (виключаючи вуглець, його оксиди, вугільну кислоту, її солі, родан, родано-водень, роданіди, ціан, ціановодень, ціаніди, карбоніли та карбіди), називаються органічними.

Органічні речовини мають дуже складну класифікацію. Деякі з цих речовин не містяться в організмах (ні в живих, ні в мертвих). Вони були отримані штучним шляхом і у природі не зустрічаються. Ряд органічних сполук не «засвоюється» організмами, тобто. не розкладається в природі під впливом редуцентів та детритофагів. До таких сполук відносять поліетилен, СМС (синтетичні миючі засоби), деякі отрутохімікати та ін. .

Органічні речовини, що містяться в організмі, мають велике екологічне значення, недолік, надлишок або відсутність тієї чи іншої речовини призводять або до різних захворювань, або загибелі даного організму. Найбільше значення мають , нуклеїнові кислоти, вуглеводи, жири та вітаміни.

Земна поверхня не містить більш могутньої, постійно діючої динамічної сили, ніж живі організми. Згідно з вченням про живу речовину, за цією оболонкою закріплюється космічна функція, що виступає сполучною ланкою між Землею та космічним простором. Беручи участь у процесі фотосинтезу, обміну та перетворення природних речовин, жива речовина здійснює неймовірну хімічну роботу.

Концепція живої речовини В. І. Вернадського

Поняття про живу речовину розроблено уславленим ученим В. І. Вернадським, який окремо розглянув біологічну масу серед сукупності інших типів органічних речовин, що формують біосферу земної кулі. На думку дослідника, живі організми становлять незначну частку біосфери. Однак саме їхня життєдіяльність найбільш відчутно відбивається на формуванні навколишнього світу.

Згідно з концепцією вченого, жива речовина біосфери складається як з органічних, так і з неорганічних речовин. Головною специфічною особливістю живої речовини є наявність величезного енергетичного потенціалу. У плані вивільнення вільної енергії у неорганічному середовищі планети з живою речовиною можуть зрівнятися лише вулканічні лавові потоки. Основною відмінністю між неживою і живою речовиною є швидкість перебігу хімічних реакцій, які в останньому випадку відбуваються в мільйони разів швидше.

Виходячи з вчення професора Вернадського, присутність живої речовини в земній біосфері може виявлятися у кількох формах:

• біохімічної (участь в обміні хімічних речовин, формування геологічних оболонок);
• механічної (безпосередній вплив біомаси на перетворення матеріального світу)

Біохімічна форма «діяльності» біомаси планети проявляється у безперервному обміні речовин між довкіллям та організмами в ході перетравлення їжі, побудови тіла. Механічне вплив живої речовини на навколишній світ полягає у циклічному переміщенні речовин у ході життєдіяльності організмів.

Біохімічні принципи

Отримати повне уявлення про той «обсяг роботи», яку здійснює жива речовина в процесі життєдіяльності, дозволяють кілька наукових положень, відомих під назвою біохімічні принципи:

• рух атомів хімічних речовин під час біогенної міграції завжди тяжіє до досягнення максимально можливих проявів;
• еволюційне перетворення видів рухається у напрямі, що сприяє посиленню міграції атомів елементів;
• існування біомаси обумовлено наявністю сонячної енергії;
• жива речовина планети укладена в безперервний кругообіг обміну хімічними речовинами з космічним середовищем.

Відображення життєдіяльності живої речовини на функціонуванні біосфери

Життя виникло у формі біосфери завдяки здатності органічної маси до розмноження, зростання та еволюції форм. Спочатку жива оболонка планети була комплексом органічних речовин, що утворюють кругообіг елементів. У результаті розвитку та перетворення живих організмів живе речовина одержала здатність функціонувати у вигляді безперервного потоку енергії, а й еволюціонувати як комплексна система.

Нові види органічної оболонки Земної кулі не просто знаходять своє коріння в попередніх формах. Їх виникнення зумовлено перебігом специфічних біогенних процесів у природному середовищі, що, у свою чергу, впливає на всю живу речовину, клітини живих організмів. Кожна стадія еволюції біосфери характеризується помітними змінами її матеріально-енергетичної структурі. Таким чином, виникають нові системи косної та живої речовини планети.

Зростання впливу біомаси на зміну відсталих систем планети помітне при дослідженні всіх без винятку епох. Зумовлено це, насамперед, підвищенням акумуляції сонячної енергії, а також зростанням інтенсивності та ємності біологічного кругообігу елементів. Зміна середовища завжди зумовлює виникнення нових складноорганізованих форм життя.

Функції живої речовини у біосфері

Вперше функції біомаси були розглянуті тим самим Вернадським при написанні знаменитої праці під назвою «Біосфера». Тут вчений виділяє дев'ять функцій живої речовини: кисневу, кальцієву, газову, окисну, відновлювальну, руйнівну, концентраційну, відновлювальну, метаболічну, дихальну.

Розробка сучасних концепцій про живу речовину біосфери призвела до істотного скорочення кількості функцій живої речовини та їхнього об'єднання в нові групи. Саме про них йтиметься далі.

Енергетичні функції живої речовини

Енергетичні потоки, що походять від Сонця, є для рослин справжнім даром електромагнітної природи. Більше 90% енергії, що надходить у біосферу планети, поглинається літосферою, атмосферою та гідросферою, а також бере безпосередню участь у перебігу хімічних процесів.

Функції живої речовини, створені задля перетворення енергії зеленими рослинами, є основним механізмом живої речовини. Без наявності процесів передачі та накопичення сонячної енергії розвиток життя на планеті виявився б під питанням.

Деструктивні функції живих організмів

Здатність до мінералізації органічних сполук, хімічне розкладання порід, відмерлої органіки, залучення мінералів до кругообігу руху біомаси - все це деструктивні функції живої речовини в біосфері. Головною рушійною силою деструктивних функцій біосфери є бактерії, гриби та інші мікроорганізми.

Омертвілі органічні сполуки розкладаються до стану речовин неорганічного характеру (води, аміаку, вуглекислого газу, метану, сірководню), повертаючись у початковий кругообіг матерії.

На окрему увагу заслуговує деструктивний вплив організмів на гірські породи. Завдяки кругообігу речовин, земна кора поповнюється мінеральними складовими, що вивільняються з літосфери. Беручи участь у розкладанні мінералів, живі організми тим самим включають у кругообіг біосфери цілий комплекс найважливіших хімічних елементів.

Концентраційні функції

Виборче накопичення речовин у природі, їх розподіл, кругообіг живої речовини - все це формує концентраційні функції біосфери. Серед найактивніших концентраторів хімічних елементів особлива роль приділяється мікроорганізмам.

Побудова кістяків окремих представників тваринного світу обумовлена ​​використанням розсіяних мінеральних речовин. Яскравими прикладами застосування концентрованих природних елементів виступають молюски, діатомові та вапняні водорості, корали, радіолярії, крем'яні губки.

Газові функції

Основою газової властивості живої речовини є розподіл живими організмами газоподібних речовин. Відштовхуючись від типу газів, що перетворюються, виділяють цілий ряд окремих газових функцій:

1. Кисневоутворюючу - відновлення кисневого запасу планети у вільному вигляді.
2. Діоксидну – формування біогенних вугільних кислот у результаті дихання представників тваринного світу.
3. Озонну – утворення озону, що сприяє запобіганню біомаси від деструктивного впливу сонячної радіації.
4. Азотну – створення вільного азоту при розкладанні речовин органічного походження.

Середоутворюючі функції

Біомаса має здатність до перетворення фізичних та хімічних параметрів навколишнього середовища для створення умов, що відповідають потребам живих організмів. Як приклад можна виділити рослинне середовище, життєдіяльність якого сприяє підвищенню вологості повітря, регуляції поверхневих стоків, збагаченню атмосфери киснем. Певною мірою середоутворюючі функції є результатом всіх вищезгаданих властивостей живої речовини.

Роль людини у формуванні біосфери

Поява людини як окремого виду позначилося виникнення революційного чинника еволюції біологічної маси - усвідомленому перетворенні навколишнього світу. Технічний та науковий прогрес є не просто явищем соціального життя людської істоти, але до певної міри відноситься до природних процесів еволюції всього живого.

Людство споконвіку перетворювало живу речовину біосфери, що відбилося на підвищенні швидкості міграції атомів хімічного середовища, трансформації окремих геосфер, накопиченні енергетичних потоків у біосфері, зміні вигляду Земної кулі. В даний час людина розглядається не просто як вид, але також сила, здатна змінювати оболонки планети, що своєю чергою є специфічним фактором еволюції.

Природне прагнення до зростання чисельності виду призвело до людського вигляду до активного використання відновних і невідновних ресурсів біосфери, джерел енергії, речовин, похованих в оболонках планети. Витіснення окремих представників тваринного світу з природних ареалів проживання, знищення видів із споживчою метою, техногенне перетворення параметрів навколишнього середовища - все це спричиняє зникнення найважливіших елементів біосфери.

Тривалий час вважалося, що живевідрізняється від неживоготакими властивостями, як обмін речовин, рухливість, подразливість, зростання, розмноження, пристосовність. Однак нарізно всі ці властивості зустрічаються і серед неживої природи, а отже, не можуть розглядатися як специфічні властивості живого.

Особливості живого Б. М. Медніков (1982) сформулював у вигляді аксіом теоретичної біології:

1.Всі живі організми виявляються єдністю фенотипу та програми для його побудови (генотипу), що передається у спадок з покоління в покоління (Аксіома А. Вейсмана) * .

2. Генетична програма утворюється матричним шляхом. Як матриця, на якій будується ген майбутнього покоління, використовується ген попереднього покоління (Аксіома Н.К. Кольцова).

3.В процесі передачі з покоління до покоління генетичні програми внаслідок різних причин змінюються випадково і ненаправленно, і лише випадково такі зміни можуть виявитися вдалими в цьому середовищі (1-а аксіома Ч. Дарвіна).

4. Випадкові зміни генетичних програм під час становлення фенотипу багаторазово посилюються (Аксіома Н. В. Тимофєєва-Ресовського).

5. Багаторазово посилені зміни генетичних програм піддаються добору умовами зовнішнього середовища (2-а аксіома Ч. Дарвіна).

З цих аксіом можна вивести всі основні властивості живої природи, і в першу чергу такі, як дискретністьі цілісність-дві фундаментальні властивості організації життя Землі. Серед живих систем немає двох однакових особин, популяцій та видів. Ця унікальність прояву дискретності та цілісності ґрунтується на явищі конваріантної редуплікації.

Конваріантна редуплікація(самовостворення зі змінами) здійснюється на основі матричного принципу (сума трьох перших аксіом). Це, мабуть, єдине специфічне життя, у відомій нам формі її існування Землі, властивість. В основі його лежить унікальна здатність до відтворення основних керуючих систем (ДНК, хромосом, генів).

Редуплікація визначається матричним принципом (аксіома Н. К. Кольцова) синтезу макромолекул (рис.2.4).

Рис.2.4.Схема редуплікації ДНК (за Дж. Севейдж, 1969)

Примітка. Процес пов'язаний з поділом пар основ (аденін-тимін та гуанін-цитозин: А-Т, Г-Ц) та розкручуванням двох ланцюгів вихідної спіралі. Кожен ланцюг використовується як матриця для синтезу нового ланцюга

Здатність до самовідтворення за матричним принципоммолекули ДНК змогли виконати роль носія спадковості вихідних систем керування (аксіома А. Вейсмана). Кон-варіантна редуплікація означає можливість передачі у спадок дискретних відхилень від вихідного стану (мутацій), передумови еволюції життя.

Жива речовиназа своєю масою займає мізерну частку в порівнянні з будь-якою з верхніх оболонок земної кулі. За сучасними оцінками, загальна кількість маси живої речовини в наш час дорівнює 2420 млрд т. Цю величину можна порівняти з масою оболонок Землі, тією чи іншою мірою охоплених біосферою (табл.2.2).

Таблиця2.2

Маса живої речовини у біосфері

За своїм активним впливом на довкілля жива речовина займає особливе місце і якісно різко відрізняється від інших оболонок земної кулі, так само як жива матерія відрізняється від мертвої.

В. І. Вернадський підкреслював, що жива речовина – найактивніша форма матерії у Всесвіті. Воно проводить гігантську геохімічну роботу у біосфері, повністю перетворивши верхні оболонки Землі під час свого існування. Вся жива речовина нашої планети составляет1/11000000частина маси всієї земної кори. У якісному відношенні жива речовина є найбільш організованою частиною матерії Землі.

Оцінюючи середнього хімічного складу живої речовини, за даними А. П. Виноградова(1975),В. Лархера (1978) та ін, головні складові живої речовини-це елементи, широко поширені в природі (атмосфера, гідросфера, космос): водень, вуглець, кисень, азот, фосфор і сірка (табл.2.3, рис.2.5).

Таблиця2.3

Елементарний склад зоряної та сонячної речовини в порівнянні зі складом рослин та тварин

Рис.2.5.Соотношение хімічних елементів у живому

речовині, гідросфері, літосфері та в масі Землі в цілому

Жива речовина біосфери складається з найпростіших і найпоширеніших у космосі атомів.

Середній елементарний склад живої речовини відрізняється від складу земної кори високим вмістом вуглецю. За змістом інших елементів живі організми не повторюють складу довкілля свого проживання. Вони вибірково поглинають елементи, необхідні побудови їх тканин.

У процесі життєдіяльності організми використовують найдоступніші атоми, здатні до утворення стійких хімічних зв'язків. Як було зазначено, водень, вуглець, кисень, азот, фосфор і сірка є головними хімічними елементами земної речовини та його називають біофш'ньші.Їхні атоми створюють у живих організмах складні молекули у поєднанні з водою та мінеральними солями. Ці молекулярні будівлі представлені вуглеводами, ліпідами, білками та нуклеїновими кислотами. Перелічені частини живої речовини перебувають у тісному взаємодії. Навколишній світ живих організмів біосфери є поєднанням різних біологічних систем різної структурної впорядкованості і різного організаційного становища. У зв'язку з цим виділяють різні рівні існування живої речовини-від великих молекул до рослин та тварин різних організацій.

1.Молекулярний(генетичний)-найнижчий рівень, на якому біологічна система проявляється у вигляді функціонування біологічно активних великих молекул-білків, нуклеїнових кислот, вуглеводів. З цього рівня спостерігаються властивості, характерні виключно для живої матерії: обмін речовин, що протікає при перетворенні променистої та хімічної енергії, передача спадковості за допомогою ДНК і РНК. Цьому рівню властива стійкість структур у поколіннях.

2.Клітинний-рівень, на якому біологічно активні молекули поєднуються в єдину систему. Що стосується клітинної організації всі організми поділяються на одноклітинні та багатоклітинні.

3.Тканинний-рівень, у якому поєднання однорідних клітин утворює тканину. Він охоплює сукупність клітин, об'єднаних спільністю походження та функцій.

4.Органний-рівень, у якому кілька типів тканин функціонально взаємодіють і утворюють певний орган.

5.Організмовий-Рівень, на якому взаємодія ряду органів зводиться в єдину систему індивідуального організму. Подано певними видами організмів.

6.Популяційно-видовий,де існує сукупність певних однорідних організмів, пов'язаних єдністю походження, способом життя та місцем проживання. На цьому рівні відбуваються елементарні еволюційні зміни загалом.

7.Біоценоз та біогеоценоз(Екосистема)-вищий рівень організації живої матерії, що поєднує різні за видовим складом організми. У біогеоценозі вони взаємодіють один з одним на певній ділянці земної поверхні з однорідними абіотичними факторами.

8.Біосферний-рівень, у якому сформувалася природна система найвищого рангу, що охоплює всі прояви життя межах нашої планети. На цьому рівні відбуваються всі кругообіги речовини у глобальному масштабі, пов'язані з життєдіяльністю організмів.

За способом харчування жива речовина поділяється на авто-трофи та гетеротрофи.

Автотрофами(від греч.autos - сам,trof - годуватися, харчуватися) називають організми, які беруть потрібні їм життя хімічні елементи з їхньої кісткової матерії і які потребують побудови свого тіла готових органічних сполук іншого організму. Основне джерело енергії, що використовується автотрофами, - Сонце.

Автотрофи поділяються на фотоавтотрофи та хемоавтотрофи. Фотоавтотрофивикористовують як джерело енергії сонячне світло, хемоавтотрофивикористовують енергію окиснення неорганічних речовин.

До автотрофних організмів відносяться водорості, земні наземні рослини, бактерії, здатні до фотосинтезу, а також деякі бактерії, здатні окислювати неорганічні речовини (хемоавтотрофи). Автотрофи є первинними продуцентами органічної речовини у біосфері.

Гетеротрофи(від грецькогоgeter -інший)-організми, що потребують свого харчування в органічній речовині, утвореній іншими організмами. Гетеротрофи здатні розкладати всі речовини, утворені автотрофами, і з тих, що синтезує людина.

Жива речовина стійка лише у живих організмах, вона прагне заповнити собою весь можливий простір. «Тиском життя» називав це явище В. І. Вернадський.

На Землі з існуючих живих організмів найбільшу силу розмноження має гриб-дощовик гігантський. Кожен екземпляр даного гриба може дати до 7,5 млрд спор. Якщо кожна суперечка послужила б початком новому організму, то обсяг дощовиків вже у другому поколінні у 800 разів перевищив розміри нашої планети.

Таким чином, найбільш загальна та специфічна властивість живого-здатність до самовідтворення, конваріантної редуплікації на основі матричного принципу Ця здатність разом з іншими особливостями живих істот визначає існування основних рівнів організації живого. Усі рівні організації життя перебувають у складному взаємодії як частини єдиного цілого. На кожному рівні діють свої закономірності, що визначають особливості еволюції всіх форм орга.

нізації живого. Здатність до еволюції постає як атрибут життя, що безпосередньо випливає з унікальної здатності живого до самовідтворення дискретних біологічних одиниць. Специфічні властивості життя забезпечують як відтворення собі подібних (спадковості), а й необхідні еволюції зміни самовідтворюючих структур (мінливість).