Химический состав живого вещества
Лекция № 7 БИОСФЕРА
Понятие биосферы
Биосфера (от греч. - жизнь, шар) - оболочка Земли, состав, структура и свойства которой в той или иной степени определяются настоящей или прошлой деятельностью живых организмов.
Термин «биосфера» впервые применил Э.Зюсс (1875), понимавший ее как тонкую пленку жизни на земной поверхности, в значительной мере определяющую «Лик Земли». Однако заслуга создания целостного учения о биосфере принадлежит В.И. Вернадскому, так как именно он развил представление о живом веществе как огромной геологической (биогеохимической) силе, преобразующей свою среду обитания. Большое влияние на В.И. Вернадского оказали работы В.В. Докучаева о почве как о естественно - историческом теле. Основы учения о биосфере, изложены В.И. Вернадским в 1926 г. в книге «Биосфера» сохраняют свое значение в современной науке.
Строение и границы биосферы
Биосфера имеет определенные границы. Она занимает нижнюю часть атмосферы, верхние слои литосферы и всю гидросферу. Границы биосферы в большой степени условны. Биосферу как место современного обитания организмов вместе с самими организмами можно разделить на три подсферы: геобиосфера — верхняя часть литосферы, населенная геобионтами; гидробиосфера - гидросфера без подземных вод, населенная гидробионтами; аэробиосфера - нижняя часть атмосферы, населенная аэробионтами.
Геобиосферасостоит из террабиосферы (с террабионтами) - поверхность суши, и литобиосферы (с литобионтами) - глубокие слои земной коры. Террабиосфера разделяется на фотосферу — пространство от поверхности земли до верхушек деревьев (0—150 м), и педосферу (с педобионтами) — почвенный покров (до 2—3 м), нередко сюда включают всю кору выветривания. Литобиосфера (до 2—3 максимум до 6 км) включает гипотеррабиосферу (подтеррабиосферу) — слой, где возможна жизнь аэробов (до 1—1,5 км), ее нижняя граница совпадают с нижней границей подземной тропосферы (почвенным и подпочвенным воздухом) и теллуробиосферу (глубинобиосферу) — слой, где возможно обитание анаэробов (до 2-3, максимум до 6 км). Живые организмы в толще литобиосферы обитают в основном в дворах горных пород, заполненных подземными водами.
|
|
|
Гидробиосферавключает маринобиосферу или океанобиосферу (с маринобионтами) — моря и океаны и аквабиосферу (с аквабионтами) — континентальные, главным образом, пресные воды, которая в свою очередь разделяется на лиманоаквабиосферу — стоячие континентальные воды и реоаквабиосферу - проточные континентальные воды.
Аэробиосфера состоит из тропобиосферы (с тропобионтами) — слой от вершин деревьев до высоты наиболее частого расположения кучевых облаков (до 5-6 км), постоянно населенный живыми организмами, более тонкий, чем атмосферная тропосфера, стратобиосферы (со стратобионтами), или альтобиосферы (с альтобионтами), - слой (от 5—6 до 6—7 км), где могут постоянно существовать микроорганизмы, главным образом в виде спор.
|
|
|
Лимитирующим фактором развития жизни в аэробиосфере служит наличие капель воды и положительных температур, а также твердых аэрозолей, поднимающихся с
поверхности земли. На больших высотах в горах (около 6 км) расположена высотная часть террабиосферы - эоловая зона. Здесь уже невозможна жизнь высших растений
и вообще организмов-продуцентов, но ветры приносят сюда с более низких вертикальных поясов органическое вещество и при отрицательных температурах воздуха еще до-статочно тепла от прямой солнечной инсоляции для существования жизни. Это царство членистоногих и некоторых микроорганизмов — эолобионтов. Еще одним лимитирующим фактором проникновения жизни вверх является жесткое космическое излучение. На высоте 22-24 км от поверхности Земли наблюдается максимальная концентрация озона — озоновый экран. Озон образуется из кислорода воздуха под действием солнечной радиации (02 - 03).Озоновый экран отражает губительные для живых организмов космические излучения и частично ультрафиолетовые лучи.
|
|
|
Выше аэробиосферы расположена парабиосфера – слой, куда жизнь проникает лишь случайно и не часто, где организмы могут временно существовать, но не могут нормально жить и размножаться. Выше расположена апобиосфера, куда никогда даже случайно не поднимаются живые организмы, но в незначительном количестве заносятся биогенные вещества (ее верхняя граница трудноуловима).
Жизнь в океанах достигает их дна. Живые организмы встречаются даже на глубине более 11 км, где температура воды около 200°С, но из-за высокого давления вода не
кипит. Ниже, в базальтах, жизнь едва ли возможна.
Проникновение жизни вглубь литосферы ограничено высокими температурами земных недр и наличием жидкой влаги. В глубинах литосферы есть два теоретических
предела распространения жизни — изотерма 100°С, ниже которой при нормальном атмосферном давлении вода кипит, а белки свертываются, и изотерма 460°С, где при
любом давлении вода превращается в пар и жизнь принципиально невозможна (глубина 25 км). Перегретая жидкая вода обнаружена в литосфере до глубин 10,5 км. Нижняя граница жизни по литосфере фактически не опускается глубже 3—4, максимум 6—7 км на суше, и не более 1—2 км ниже дна океана.
|
|
|
Ниже геобиосферы расположена гипобиосфера ( «подбиосфера» - аналог парабиосферы в атмосфере) — слой, куда жизнь проникает лишь случайно и может здесь временно
существовать, но не жить и размножаться. Еще ниже залегает метабиосфера — слой биогенных (преобразованных жизнью) пород, в котором ныне живые организмы не
присутствуют (до 10—15 км). Образно выражаясь, это «следы былых биосфер». В ее нижней части процессы метаморфизма горных пород стирают признаки жизни. Под метабиосферой расположена абиосфера («небиосфера») - слои литосферы, не испытывающие сейчас и никогда ранее не подвергавшиеся влиянию живых организмов (глубже 10-15 км).
Вещество биосферы
В.И. Вернадский рассматривал биосферу как область жизни, включающую наряду с организмами и среду их обитания. Он выделил в биосфере семь разных, но геоло-гически взаимосвязанных типов веществ. По В.И. Вернадскому, в состав биосферы входят следующие типы веществ:
1. Живое вещество— живые организмы, населяющие нашу планету.
2.Косное вещество — неживые тела, образующиеся в результате процессов, не связанных с деятельностью живых организмов (породы магматического и метаморфического происхождения, некоторые осадочные породы).
3.Биогенное вещество — неживые тела, образующиеся в результате жизнедеятельности живых организмов (некоторые осадочные породы: известняки, мел и др., а также нефть, газ, каменный уголь, кислород атмосферы и др.).
4.Биокосное вещество— биокосные тела, представляющие собой результат совместной деятельности живых организмов и геологических процессов (почвы, илы, кора
выветривания и др.).
5.Радиоактивное вещество — атомы радиоактивных элементов (например, уран, торий, радий, радон,кальций, цирконий, тритий, бериллий, углерод и др.).
6. Рассеянные атомы — отдельные атомы элементов, встречающиеся в природе в рассеянном состоянии.
7.Вещество космического происхождения — вещество, поступающее на поверхность Земли из космоса (метеориты, космическая пыль).
Классификация вещества биосферы, предложенная Вернадским, с логической точки зрения не является безупречной, так как выделенные категории вещества частично перекрывают друг друга. Так, вещество космического происхождения одновременно является и косным. Атомы многих элементов являются и радиоактивными и рассеянными одновременно. При этом и атомы радиоактивных элементов, и рассеянные атомы могут входить в состав как живого, так и косного вещества. «Биокосное вещество», то его нельзя рассматривать в качестве особого типа вещества, поскольку оно состоит из двух веществ — живого и косного. По своему характеру это не вещество, а динамическая система, что подчеркивает и сам Вернадский.
Классификацию типов вещества в биосфере В.И. Вернадский строил по нескольким параметрам:
а) по характеру самого вещества (живое или косное);
б) по характеру исходного вещества (выделяются биогенное вещество и косное вещество, в образовании которого жизнь не участвует);
в) по признаку радиоактивности (выделяется вещество, находящееся в радиоактивном распаде);
г) по степени дисперсности молекулярной структуры (выделяется вещество, представленное рассеянными атомами);
д) по признаку земного или внеземного происхождения (выделяется вещество космического происхождения).
А.В. Лапо классифицировал вещество биосферы следующим образом. В качестве классификационных он выбрал три основных параметра: а) характер вещества: живое или неживое; б) градации по исходному материалу.
Химический состав живого вещества
Химический состав живых организмов можно выразить в двух видах: атомный и молекулярный. Атомный (элементный) состав характеризует соотношение атомов элементов, входящих в живые организмы. Молекулярный (вещественный) состав отражает соотношение молекул веществ.
Атомный состав.По относительному содержанию элементы, входящие в состав живых организмов, принято делить на три группы:
1. Макроэлементы (основные);
2. Микроэлементы (кобальт, цинк, медь);
3. Ультрамикроэлементы.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 724; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!