Ключевые термины

Coлнце является основным источником энергии биосферы и регулятором всех геологических, химических и биологических процессов на Земле. Оно обеспечивает возможность протекания жизненных процессов, поставляя высококачественную энергию организмам, которые преобразуют солнечную энергию в другие виды энергии, в частности, в тепловую энергию.

Тема 11. Концепции биологических систем

Ключевые термины

Элементарные частицы

Античастицы

Характеристики элементарных частиц

Квантовые числа

Типы фундаментальных взаимодействий

Лептоны

Редукционизм

Кварки

Аннигиляция

ЖБ. Ламарк первым отметил огромную роль живых организмов в образовании земной коры, высказав мысль о том, что все вещества на Земле сформировались в результате деятельности живых организмов.

По современным представлениям биосфера – это единство живой и неживой природы, в котором существуют и взаимодействуют живые организмы с физическими, химическими, геологическими факторами окружающей среды; между живой и неживой природой существуют обратные связи, как положительные, так и отрицательные, которые влияют на состояние природных систем Земли. Положительные обратные связи (ПОС) играют важную роль при разрушении сложившихся связей в природных системах в процессе их эволюции и образовании новых связей, определяющих новое состояние природных систем. Отрицательные обратные связи (ООС), напротив, способствуют устойчивости природных систем, оберегая их от разрушения и восстанавливая прежние кондиции природных систем Земли. Именно благодаря отрицательным обратным связям природные системы способны гасить антропогенное давление на окружающую среду и поддерживать системы в квазиустойчивом состоянии.

В.И.Вернадский ввел понятие живого вещества, как совокупности живых организмов, считая, что «живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой ее определяющей». Все вещества В.И.Вернадский разделяет на живые, косные (атмосфера, горные породы, минералы) и биокосные (почвы, поверхностные воды). Доля живого вещества составляет в биосфере около 1%.

Другим важным процессом, обеспечивающим возможность жизни на Земле, являются биогеохимические круговороты веществ в биосфере, происходящие между атмосферой, земной корой, гидросферой и живыми организмами (био- жизнь, гео- земля).

Существует два типа геохимических круговоротов: круговороты газообразных веществ (1 тип) и осадочные циклы (2 тип).

Особенности биогеохимических круговоротов веществ 2 типа:

перемещение и преобразование веществ происходит между живыми организмами, земной корой и гидросферой; процессы медленные (несколько сотен, миллионов лет). Основными являются круговороты следующих веществ: C, O, H, N.

Отличия живого вещества от косного:

n процессы в живом веществе протекают значительно быстрее;

n живые организмы изменяютcя при изменении условий окружающей

среды (адаптируются к изменениям окружающей среды);

n в живом веществе могут происходить качественные изменения.

Высокая скорость протекания процессов в живом веществе обусловлена присутствием в них ферментов - биологических катализаторов, ускоряющих на несколько порядков скорости химических реакций в процессе обмена веществ организма с внешней средой. Особая роль в живом организме принадлежит аминокислотам и белкам.

Аминокислотами называются карбоновые кислоты, в углеводородном радикале которых один или несколько атомов водорода замещены аминогруппами.

В клетках и тканях встречаются свыше 170 аминокислот, но в состав белков входят только 20 из них; из элементов - таких, как углерод, кислород, водород и азот. В организме человека 12 аминокислот могут синтезироваться, а остав­шиеся 8 должны поступать с пищей.

Растения могут синтезировать все аминокислоты из более простых веществ, а животные - только часть из них. Оставшиеся аминокислоты, которые на­зывают "незаменимыми", организм животного должен получать с пищей.

Свойства живого вещества:

n всюдност ь - способность быстро занимать все свободное пространство;

n активноcть - способность двигаться против действия внешних сил;

n самодостаточность - устойчивое существование при жизни;

n редуцентность - быстрое разложение после смерти;

n адаптируемость - высокая степень адаптации к изменяющимся условиям окружающей среды;

n реактивность - высокая скорость протекания химических реакций;

n обновляемость - высокая скорость обновления живого вещества.

Функции живого вещества:

n энергетическая - энерговыделение и потребление

n газовая - газовыделение и потребление

n окислительно-восстановительная– окисление-восстановление веществ

n концентрационная – концентрация веществ

n деструктивная – разложение сложных веществ

n транспортная – перенос веществ

n средообразующая - образование веществ окружающей среды

n рассеивающая – рассеивание веществ

n информационная – прием, сохранение, переработка, передача информации

В.И.Вернадский считал также, что закономерным процессом эволюции биосферы является возникновение сознания и, что, однажды возникнув, сознание начинает оказывать все возрастающее влияние на биосферу, благодаря трудовой деятельности человека. В связи с этим им было использовано понятие ноосферы. Термин «ноосфера» или сфера разума был введен в 1927 году французским математиком и философом Эдуардом Леруа для характеристики современной геологической стадии развития биосферы.

Ноосфера- это новое геологическое явление на Земле, в которой человек является геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни