La materia viva biosfera, sus caracteristicas

V.I.Vernadsky escribió: “No hay fuerza química en la superficie de la tierra que actúe de manera más constante y, por lo tanto, más poderosa en sus consecuencias finales, que los organismos vivos tomados en conjunto”.

La doctrina de la materia viva es uno de los eslabones centrales del concepto de biosfera. Explorando los procesos de migración de átomos en la biosfera, V.I. Vernadsky abordó el tema de la génesis (origen, ocurrencia) elementos químicos en la corteza terrestre, y luego a la necesidad de explicar la estabilidad de los compuestos que componen los organismos. Analizando el problema de la migración atómica, llegó a la conclusión de que “en ninguna parte existe compuestos orgánicos independiente de la materia viva. “Bajo el nombre de materia viva”, escribió V. I. Vernadsky en 1919, “me referiré a la totalidad de todos los organismos, vegetación y animales, incluido el hombre. Desde un punto de vista geoquímico, este conjunto de organismos es significativo únicamente por la masa de materia que lo compone, su composición química y la energía asociada a ella. Obviamente, es sólo desde este punto de vista que la materia viva es importante para el suelo, ya que, dado que estamos tratando con la química del suelo, estamos tratando con una manifestación particular de los procesos geoquímicos generales.

Así, la materia viva es la totalidad de los organismos vivos de la biosfera, expresada numéricamente en composición química elemental, masa y energía.

razones. Primero, la humanidad no es productora, sino consumidora de energía biogeoquímica. Tal tesis requería una revisión de las funciones geoquímicas de la materia viva en la biosfera. En segundo lugar, la masa de la humanidad, según los datos demográficos, no es una cantidad constante de materia viva. Y en tercer lugar, sus funciones geoquímicas no se caracterizan por la masa, sino por la actividad productiva. La naturaleza de la asimilación de la energía biogeoquímica por parte de la humanidad está determinada por la mente humana. Por un lado, el hombre es la culminación de la evolución inconsciente, el "producto" de la actividad espontánea de la naturaleza y, por otro lado, el iniciador de una nueva etapa razonablemente dirigida de la evolución misma.

¿Cuáles son las características de la materia viva? En primer lugar, esto enorme energía libre . Durante la evolución de las especies, la migración biogénica de los átomos, es decir, la energía de la materia viva de la biosfera se ha multiplicado muchas veces, y sigue creciendo, porque la materia viva procesa la energía de la radiación solar, la energía atómica de la desintegración radiactiva y energía espacial elementos dispersos provenientes de nuestra Galaxia. La materia viva también tiene alta tasa de reacciones químicas en comparación con la materia inanimada, donde procesos similares son miles y millones de veces más lentos. Por ejemplo, algunas orugas por día pueden procesar alimentos 200 veces más de lo que pesan, y una teta come tantas orugas por día como se pesa.

La materia viva se caracteriza por componerlo compuestos químicos, las más importantes de las cuales son las proteínas, son estables solo en los organismos vivos . Después de completar el proceso de la vida, las sustancias orgánicas vivas originales se descomponen en constituyentes químicos.

La materia viva existe en el planeta en forma de una continua alternancia de generaciones., gracias a lo cual, recién formada, se relaciona genéticamente con la materia viva de épocas pasadas. Esta es la principal unidad estructural de la biosfera, que determina todos los demás procesos superficiales. la corteza terrestre. La materia viva se caracteriza la presencia de un proceso evolutivo . La información genética de cualquier organismo está cifrada en cada una de sus células. Al mismo tiempo, estas células están originalmente destinadas a ser ellas mismas, a excepción del óvulo, a partir del cual se desarrolla todo el organismo.

VI Vernadsky señaló que los organismos vivos del planeta son la fuerza química más poderosa y que actúa más constantemente en términos de sus consecuencias finales. Señaló que la materia viva es inseparable de la biosfera, es su función y al mismo tiempo “una de las fuerzas geoquímicas más poderosas de nuestro planeta”. V.I.Vernadsky llamó a la circulación de sustancias individuales ciclos biogeoquímicos. Estos ciclos y circulación proporcionan las funciones más importantes de la materia viva en su conjunto. El científico identificó cinco de esas funciones.

función de gas. Lo llevan a cabo las plantas verdes que liberan oxígeno durante la fotosíntesis, así como todas las plantas y animales que liberan dióxido de carbono como resultado de la respiración. También hay un ciclo de nitrógeno asociado con la actividad de los microorganismos. V.I.Vernadsky escribió que todos los gases formados en la biosfera están estrechamente relacionados por su origen con la materia viva, son siempre biogénicos y cambian principalmente de forma biogénica.

función de concentración. Se manifiesta en la capacidad de los organismos vivos para acumular muchos elementos químicos en sus cuerpos (el carbono está en primer lugar, el calcio está entre los metales). La capacidad de concentrar elementos de soluciones diluidas - característica destacada sustancia viva. Por ejemplo, los organismos marinos acumulan activamente oligoelementos, metales pesados ​​(mercurio, plomo, arsénico) y elementos radiactivos.

VI Vernadsky distinguió:

1. Funciones de concentración del primer tipo, cuando la materia viva concentra del ambiente aquellos elementos químicos que están contenidos en todos los organismos sin excepción (H, C, N, O, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Fe).

2. Funciones de concentración del segundo tipo, cuando hay una acumulación de elementos químicos que no se encuentran en los organismos vivos, o se encuentran en cantidades muy pequeñas. Por ejemplo, los holoturianos pueden acumular vanadio. lombrices de tierra pueden acumular zinc, cobre, plomo y cadmio en sus tejidos. Las algas del género Laminaria acumulan yodo en sí mismas.

función redox. Se expresa en las transformaciones químicas de las sustancias en el proceso de actividad vital de los organismos. Como resultado, se forman sales, óxidos y nuevas sustancias. Esta función está asociada a la formación de minerales de hierro y manganeso, calizas, etc.

función bioquímica. Se define como la reproducción, el crecimiento y el movimiento en el espacio de la materia viva. Todo esto conduce a la circulación de elementos químicos en la naturaleza, su migración biogénica.

V.I.Vernadsky destacó la primera función bioquímica, que está asociada con la nutrición, la respiración y la reproducción de los organismos, y la segunda función bioquímica, que está asociada con la destrucción de los cuerpos de los organismos vivos después de su muerte. En este caso, se producen una serie de transformaciones bioquímicas: cuerpo vivo- bioinerte - inerte.

La función de la actividad biogeoquímica humana. Asociado con la migración biogénica de átomos, que aumenta muchas veces bajo la influencia de actividad económica hombre y su mente. Una persona en el curso de su actividad económica desarrolla y utiliza para sus necesidades un gran número de materias de la corteza terrestre, incl. como carbón, gas, petróleo, turba, esquisto, muchos minerales. Al mismo tiempo, se produce una entrada antropogénica en la biosfera de sustancias extrañas en cantidades que superan el valor permitido. Esto llevó a una crisis de confrontación entre el hombre y la naturaleza. La razón principal de la inminente Crisis ecológica Se considera un concepto tecnocrático que considera a la biosfera, por un lado, como una fuente de recursos físicos, por otro lado, como una cloaca para la eliminación de desechos.

Actualmente, la economía mundial emite anualmente a la atmósfera

 más de 250 millones de toneladas de aerosoles finos,

 200 millones de toneladas de monóxido de carbono,

 150 millones de toneladas de dióxido de azufre,

 120 millones de toneladas de ceniza,

 más de 50 millones de toneladas de hidrocarburos,

 2.500 millones (!) de toneladas de óxidos de nitrógeno.

La circulación natural de los átomos en la atmósfera simplemente no sigue el ritmo de las emisiones hechas por el hombre. Sólo quemando carbón en plantas de energía decenas de veces más arsénico, uranio, cadmio, berilio ingresan al medio ambiente y miles de veces más mercurio que el que está involucrado en el ciclo bioquímico natural.

Y EN. Vernadsky clasificó la materia viva en homogéneo Y heterogéneo . El primero en su opinión es una sustancia genérica, específica, etc., y el segundo está representado por mezclas naturales de sustancias vivas. Esto es un bosque, un pantano, una estepa, es decir. biocenosis. El científico propuso caracterizar la materia viva sobre la base de indicadores cuantitativos como composición química, peso promedio organismos y la tasa media de su asentamiento en la superficie del globo.

Vernadsky da cifras promedio de la tasa de "transferencia de vida en la biosfera". El tiempo de captura por parte de esta especie de toda la superficie de nuestro planeta en diferentes organismos se puede expresar con las siguientes cifras (días):

La bacteria del cólera Vibrio cholerae) 1,25

Infusorios ( Lekconhrys patula) 10,6 (máximo)

diatomeas ( Nittschia putrida) 16,8 (máximo)

Plancton verde 166-183 (promedio)

Insectos ( Musca domestica) 366

Peces ( Pleurette platesa) 2159 (máximo)

plantas floreciendo (Trifolium repens) 4076

Aves (pollos) 5600-6100

Mamíferos: ratas 2800

jabalí 37600

Elefante indio 376000.

La vida en nuestro planeta existe en formas celulares y no celulares.

La forma no celular de la materia viva está representada por virus que carecen de irritabilidad y de su propia síntesis de proteínas. Los virus más simples consisten solo en una cubierta de proteína y una molécula de ADN (ácido desoxirribonucleico) o ARN (ácido ribonucleico) que constituye el núcleo del virus. A veces, los virus se aíslan en un reino especial de la vida silvestre: Vira. Solo pueden reproducirse dentro de ciertas células vivas. Los virus son omnipresentes en la naturaleza y son un enemigo peligroso de todos los seres vivos. Al instalarse en las células de los organismos vivos, provocan su muerte. Se han descrito unos 500 virus que infectan a los vertebrados de sangre caliente y unos 300 virus que atacan plantas superiores. Más de la mitad de las enfermedades humanas deben su desarrollo a los virus más pequeños (son 100 veces más pequeños que las bacterias). Basta nombrar algunas enfermedades terribles causadas por virus para darse cuenta de la amenaza de estas criaturas más pequeñas. Estos son la poliomielitis, la viruela, la gripe, la hepatitis infecciosa, la fiebre amarilla, etc.

Las formas de vida celular están representadas por procariotas (organismos que no tienen un núcleo unido a una membrana) y eucariotas (cuyas células contienen núcleos formalizados). Los procariotas incluyen varias bacterias. Los eucariotas son todos los animales y plantas superiores, así como las algas, hongos y protozoos unicelulares y multicelulares.

El término "materia viva" fue introducido en la literatura por V. I. Vernadsky, por el cual entendía la totalidad de todos los organismos vivos, expresados ​​a través de la masa, la energía y la composición química.

La masa de materia viva en la superficie de los continentes es 800 veces mayor que la biomasa del Océano Mundial. En la superficie de los continentes, las plantas predominan marcadamente en su masa sobre los animales. Toda la materia viva en su masa ocupa un lugar insignificante en comparación con cualquiera de las geosferas superiores. el mundo. Por ejemplo, la masa de la atmósfera es 2150 veces mayor, la hidrosfera es 602000 veces mayor y la corteza terrestre es 1670000 veces mayor.

Sin embargo, en términos de su impacto activo en el medio ambiente, la materia viva ocupa un lugar especial y cualitativamente difiere marcadamente de otros inorgánicos. formaciones naturales que forman parte de la biosfera. En primer lugar, esto se debe al hecho de que los organismos vivos, gracias a los catalizadores biológicos (enzimas), hacen cosas increíbles. Por ejemplo, son capaces de fijar en su cuerpo el nitrógeno molecular de la atmósfera a los valores habituales de temperatura y presión del medio natural. En condiciones industriales, la unión del nitrógeno atmosférico al amoníaco (NH3) requiere una temperatura del orden de 500 °C y una presión de 300-500 atmósferas. En los organismos vivos, las tasas de reacciones químicas en el proceso del metabolismo aumentan en varios órdenes de magnitud. Y EN. Vernadsky a este respecto llamó a la materia viva una forma de materia extremadamente activada.

a la principal características unicas materia viva, que determinan su alta actividad transformadora, se puede atribuir a:

1. Capacidad para ocupar rápidamente el espacio libre. , que se asocia tanto con la reproducción intensiva como con la capacidad de los organismos para aumentar de forma intensiva la superficie de sus cuerpos o las comunidades que forman ( ubicuidad de la vida ).

2. El movimiento no es sólo pasivo (bajo la influencia de la gravedad) pero también activo. Por ejemplo, contra el flujo de agua, la gravedad, el movimiento de las corrientes de aire.

3. Persistencia durante la vida y rápida descomposición después de la muerte. (inclusión en ciclos), manteniendo una elevada actividad física y química.

4. Alta adaptabilidad (adaptación) a diferentes condiciones y en relación con esto, el desarrollo no solo de todos los ambientes de vida (acuático, suelo-aire, suelo), sino también extremadamente difícil en términos de parámetros físicos y químicos.

5. Reacciones químicas fenomenalmente rápidas . Es varios órdenes de magnitud mayor que en la naturaleza inanimada. Esta propiedad se puede juzgar por la tasa de procesamiento de la materia por parte de los organismos en el proceso de la vida. Por ejemplo, las orugas de algunos insectos procesan una cantidad de una sustancia por día que es de 100 a 200 veces su peso corporal.

6. Alta tasa de renovación de la materia viva. . Se estima que en promedio para la biosfera es de unos 8 años (para la tierra, 14 años, y para el océano, donde predominan los organismos de vida corta, 33 días).

7. Variedad de formas, tamaños y opciones químicas , superando significativamente muchos contrastes en materia inanimada e inerte.

8. Individualidad (no hay especies idénticas e incluso individuos en el mundo).

Todas las propiedades enumeradas y otras de la materia viva están determinadas por la concentración de grandes reservas de energía en ella. Y EN. Vernadsky señaló que solo la lava formada durante las erupciones volcánicas puede competir con la materia viva en términos de saturación de energía.

funciones de la materia viva. Toda actividad de la materia viva en la biosfera puede, con cierto grado de convencionalidad, reducirse a varias funciones fundamentales que pueden complementar significativamente la idea de su actividad biosférico-geológica transformadora.

1. Energía . este de funciones esenciales asociado con el almacenamiento de energía en el proceso de fotosíntesis, su transferencia a través de cadenas alimenticias y disipación en el espacio circundante.

2. Gas - asociado con la capacidad de cambiar y mantener una determinada composición de gas del medio ambiente y la atmósfera en su conjunto.

3. redox - se asocia con un aumento en la intensidad de procesos como la oxidación y la reducción bajo la influencia de la materia viva.

4. concentración - la capacidad de los organismos para concentrar elementos químicos dispersos en su cuerpo, aumentando su contenido en varios órdenes de magnitud, en comparación con el medio ambiente y en el cuerpo de organismos individuales, millones de veces. El resultado de la actividad de concentración son depósitos de minerales combustibles, piedra caliza, depósitos de minerales, etc.

5. destructivo - la destrucción por los organismos y los productos de su actividad vital, incluso después de su muerte, tanto de los propios restos de materia orgánica como de las sustancias inertes. El mecanismo principal de esta función está asociado con la circulación de sustancias. El papel más importante en este sentido lo desempeñan formas inferiores vida - hongos, bacterias (destructores, descomponedores).

6. Transporte - la transferencia de materia y energía forma activa movimientos de organismos. A menudo, dicha transferencia se lleva a cabo a través de enormes distancias, por ejemplo, durante las migraciones y los movimientos nómadas de animales.

7. Formación de ambiente . Esta función es en gran parte el resultado de la acción combinada de otras funciones. En definitiva, está asociado a la transformación de los parámetros fisicoquímicos del medio. Esta función se puede considerar en términos más amplios y más estrechos. En un sentido amplio, el resultado de esta función es todo el entorno natural. Fue creado por organismos vivos, y también mantienen sus parámetros en un estado relativamente estable en casi todas las geosferas. En un sentido más estricto, la función de formación del medio ambiente de la materia viva se manifiesta, por ejemplo, en la formación y preservación de suelos de la destrucción (erosión), en la purificación del aire y el agua de la contaminación, en el fortalecimiento del suministro de fuentes de agua subterránea, etc

8. Dispersión función opuesta a la concentración. Se manifiesta a través de las actividades tróficas (nutricionales) y de transporte de los organismos. Por ejemplo, la dispersión de materia durante la excreción de excrementos por parte de los organismos, la muerte de organismos durante varios tipos de movimientos en el espacio y el cambio de cubiertas.

9. Informativo la función de la materia viva se expresa en el hecho de que los organismos vivos y sus comunidades acumulan información, la fijan en estructuras hereditarias y la transmiten a las generaciones posteriores. Esta es una de las manifestaciones de los mecanismos adaptativos.

A pesar de la gran variedad de formas, toda la materia viva es fisica y quimicamente igual . Y esta es una de las leyes básicas de todo el mundo orgánico: la ley de la unidad físico-química de la materia viva. De ello se deduce que no existe tal agente físico o químico que sea fatal para algunos organismos y absolutamente inofensivo para otros. La diferencia es solo cuantitativa: algunos organismos son más sensibles, otros menos, algunos se adaptan más rápido, otros más lento. En este caso, la adaptación ocurre en el curso de la selección natural, es decir. por la muerte de aquellos individuos que no pudieron adaptarse a las nuevas condiciones.

Características de la materia viva

La composición de la materia viva incluye tanto sustancias orgánicas (en el sentido químico) como inorgánicas o minerales. Vernadsky escribió:

La masa de materia viva es relativamente pequeña y se estima en 2,4-3,6·10 12 toneladas (en peso seco) y es menos de 10 −6 masas de otras capas de la Tierra. Pero es una de "las fuerzas geoquímicas más poderosas de nuestro planeta".

La materia viva se desarrolla donde puede existir vida, es decir, en la intersección de la atmósfera, la litosfera y la hidrosfera. En condiciones que no son favorables para la existencia, la materia viva entra en un estado de animación suspendida.

La especificidad de la materia viva es la siguiente:

1. La materia viva de la biosfera se caracteriza por una enorme energía libre. En el mundo inorgánico, solo los flujos de lava no solidificados de corta duración pueden compararse con la materia viva en términos de la cantidad de energía libre.
2. Se observa una marcada diferencia entre la materia viva y no viva de la biosfera en la velocidad de las reacciones químicas: en la materia viva, las reacciones ocurren miles y millones de veces más rápido.
3. Una característica distintiva de la materia viva es que los compuestos químicos individuales que la componen (proteínas, enzimas, etc.) son estables solo en los organismos vivos (en gran medida, esto también es característico de los compuestos minerales que componen la materia viva).
4. Movimiento arbitrario de materia viva, en gran parte autorregulado. V. I. Vernadsky destacó dos formas específicas de movimiento de la materia viva: a) pasiva, que se crea por reproducción y es inherente tanto a los organismos animales como a las plantas; b) activo, que se lleva a cabo debido al movimiento dirigido de organismos (es típico de los animales y en en menor grado para las plantas). La materia viva también tiende a llenar todo el espacio posible.
5. La materia viva exhibe una estructura morfológica y diversidad química que inanimado. Además, a diferencia de la materia abiogénica inanimada, la materia viva no está representada exclusivamente por una fase líquida o gaseosa. Los cuerpos de los organismos se construyen en los tres estados de fase.
6. La materia viva está representada en la biosfera en forma de cuerpos dispersos - organismos individuales. Además, al estar dispersa, la materia viva nunca se encuentra en la Tierra en forma morfológicamente pura, en forma de poblaciones de organismos de la misma especie: siempre está representada por biocenosis.
7. La materia viva existe en forma de alternancia continua de generaciones, por lo que la materia viva moderna está genéticamente relacionada con la materia viva de épocas pasadas. Al mismo tiempo, la presencia de un proceso evolutivo es característica de la materia viva, es decir, la reproducción de la materia viva no ocurre por el tipo de copia absoluta de generaciones anteriores, sino por cambios morfológicos y bioquímicos.

El significado de la materia viva.

El trabajo de la materia viva en la biosfera es bastante diverso. Según Vernadsky, el trabajo de la materia viva en la biosfera puede manifestarse de dos formas principales:

a) químico (bioquímico) - Tipo de actividad geológica; b) mecánica - II tipo de actividad de transporte.

La migración biogénica de átomos del primer tipo se manifiesta en el intercambio constante de materia entre los organismos y el medio ambiente en el proceso de construcción del cuerpo de los organismos, digiriendo los alimentos. La migración biogénica de átomos del segundo tipo consiste en el movimiento de materia por parte de los organismos durante su actividad vital (durante la construcción de agujeros, nidos, cuando los organismos están enterrados en el suelo), el movimiento de la materia viva misma, así como el paso de sustancias inorgánicas a través de tracto gástrico escarabajos de tierra, escarabajos del limo, filtradores.

Para comprender el trabajo que realiza la materia viva en la biosfera, son muy importantes tres disposiciones principales, que V. I. Vernadsky denominó principios biogeoquímicos:

1. La migración biogénica de átomos de elementos químicos en la biosfera tiende siempre a su máxima manifestación.
2. La evolución de las especies en el transcurso del tiempo geológico, que conduce a la creación de formas de vida estables en la biosfera, avanza en una dirección que potencia la migración biogénica de los átomos.
3. La materia viva está en continuo intercambio químico con el entorno cósmico que la rodea, y es creada y mantenida en nuestro planeta por la energía radiante del Sol.

Hay cinco funciones principales de la materia viva:

1. Energía. Consiste en la absorción de energía solar durante la fotosíntesis y energía química, a través de la descomposición de sustancias ricas en energía y la transferencia de energía a través de la cadena alimenticia de materia viva heterogénea.
2. concentración. Acumulación selectiva durante la vida de ciertos tipos de materia. Hay dos tipos de concentraciones de elementos químicos por materia viva: a) un aumento masivo de las concentraciones de elementos en un medio saturado con estos elementos, por ejemplo, el azufre y el hierro son abundantes en la materia viva en áreas de vulcanismo; b) una concentración específica de uno u otro elemento, independientemente del medio ambiente.
3. destructivo. Consiste en la mineralización de la materia orgánica no biogénica, la descomposición de la materia inorgánica inanimada y la participación de las sustancias resultantes en el ciclo biológico.
4. Formación de ambiente. Transformación de parámetros físicos y químicos del medio (principalmente por materia no biogénica).
5. Transporte. Las interacciones de la materia viva con los alimentos conducen al movimiento de enormes masas de elementos y sustancias químicas contra la gravedad y en dirección horizontal.

La materia viva abarca y reestructura todos los procesos químicos de la biosfera. La materia viva es la fuerza geológica más poderosa, creciendo con el paso del tiempo. Rindiendo homenaje a la memoria del gran fundador de la doctrina de la biosfera, A. I. Perelman propuso llamar a la siguiente generalización "ley de Vernadsky":

“La migración de los elementos químicos en la superficie terrestre y en el conjunto de la biosfera se realiza o bien con la participación directa de la materia viva (migración biogénica) o bien en un medio cuyas características geoquímicas (O 2, CO 2, H 2 S, etc.) son predominantemente están condicionados por la materia viva como la que actualmente habita este sistema, y la que ha actuado sobre la Tierra a lo largo de la historia geológica.

notas

ver también

Literatura

• Sobre las funciones de la materia viva en la biosfera // Boletín de la Academia Rusa de Ciencias. 2003. V. 73. No. 3. S.232-238

Fundación Wikimedia. 2010 .

Vea qué es "sustancia viva" en otros diccionarios:

La totalidad de los organismos vivos de la biosfera, su biomasa. Se caracteriza por una composición química específica (predominan H, C, N, O2, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ca), una gran biomasa (80 100 109 toneladas de materia orgánica seca) y energía . ... ... diccionario ecologico

La totalidad de los organismos vivos de la biosfera, expresada numéricamente en composición química elemental, masa y energía. El concepto fue introducido por V. I. Vernadsky en su teoría de la biosfera y el papel de los organismos vivos en la circulación de sustancias y energía en la naturaleza... Gran diccionario enciclopédico

La totalidad de los organismos vivos de la biosfera, expresada numéricamente en composición química elemental, masa y energía. El concepto fue introducido por V. I. Vernadsky en su teoría de la biosfera y el papel de los organismos vivos en la circulación de la materia y la energía en la naturaleza. * * *… … diccionario enciclopédico

1) la totalidad de los organismos vivos de la biosfera, expresados ​​numéricamente en composición química elemental, masa y energía. El término fue introducido por V. I. Vernadsky (Ver Vernadsky). Jc conectado con la biosfera material y energéticamente a través de... ... Gran enciclopedia soviética

La totalidad de los organismos vivos de la biosfera, expresada numéricamente en química elemental. composición, masa y energía. El concepto fue introducido por V. I. Vernadsky en su teoría de la biosfera y el papel de los organismos vivos en la circulación de energía y energía en la naturaleza ... Ciencias Naturales. diccionario enciclopédico

La materia viva- en el concepto de V. I. Vernadsky, la totalidad de los organismos vivos de la biosfera (plantas, animales, insectos, etc., incluida la humanidad), expresados ​​numéricamente en composición química elemental, masa y energía ... Comienzos de las ciencias naturales modernas

la materia viva- 1. La totalidad de los organismos vivos de la biosfera con un metabolismo ordenado. 2. Un conjunto molecular complejo con un sistema de control que contiene un mecanismo de transmisión. información hereditaria. E. Sustancia viva D. Lebendiger Stoff,… … Diccionario explicativo de ovnis con equivalentes en inglés y alemán

Según VI Vernadsky (1940), la totalidad de los organismos de la misma especie (materia viva homogénea de especie) o raza (materia viva homogénea racial). Ecológico diccionario enciclopédico. Chisinau: La edición principal del soviet de Moldavia ... ... diccionario ecologico

"No hay fuerza química en la superficie de la tierra que sea más poderosa en sus efectos finales que los organismos vivos tomados como un todo".

Lo que distingue fundamentalmente a nuestro planeta de cualquier otro planeta sistema solar? La manifestación de la vida. “Si no hubiera vida en la Tierra, su cara sería exactamente la misma sin cambios y químicamente inerte, como la cara inamovible de la Luna, como fragmentos inertes de cuerpos celestes”.

La sustancia viva de la biosfera es la totalidad de todos sus organismos vivos. Como científico V.I. Vernadsky entiende que el objeto de su investigación requiere ciertas características, y por ello anota: “Llamaré a la totalidad de los organismos reducidos a masa, composición química y energía, materia viva”. La materia viva en su entendimiento es una forma de materia activa, y su energía es mayor cuanto mayor es la masa de la materia viva. El concepto de "materia viva" fue introducido en la ciencia por V.I. Vernadsky y entendió por encima de él la totalidad de todos los organismos vivos del planeta.

¿Cuáles son las propiedades de la materia viva?

Propiedades de la materia viva

La materia viva de la biosfera se caracteriza por una enorme energía libre, que solo podría compararse con un flujo de lava ardiente, pero la energía de la lava no es a largo plazo.

En la materia viva, debido a la presencia de enzimas, reacciones químicas ocurren miles y, a veces, millones de veces más rápido que en los no vivos. Para los procesos de la vida, es característico que las sustancias y la energía que recibe el cuerpo se procesen y se desprendan de manera significativa. grandes cantidades. Por ejemplo, la masa de insectos que come un carbonero al día es igual a su propia masa, y algunas orugas consumen y procesan 200 veces más comida al día de lo que ellas mismas pesan.

Elementos químicos individuales (proteínas, enzimas y, a veces, compuestos minerales individuales se sintetizan solo en organismos vivos).

La materia viva tiende a llenar todo el espacio posible. Y EN. Vernadsky nombra dos formas específicas de movimiento de la materia viva:

a) pasiva, que se lleva a cabo por reproducción, y es inherente tanto a los organismos animales como a las plantas;

b) activo, que se lleva a cabo debido al movimiento dirigido de organismos (una medida menor de carácter para las plantas).

La materia viva exhibe una diversidad morfológica y química mucho mayor que la materia no viva. En la naturaleza se conocen más de 2 millones de compuestos orgánicos que forman parte de la materia viva, mientras que la cantidad de minerales en la materia inanimada es de unos 2 mil, es decir, tres órdenes de magnitud menor.

La materia viva está representada por cuerpos dispersos: organismos individuales, cada uno de los cuales tiene su propia génesis, su propia composición genética. el tamaño de los organismos individuales varía desde 2 nm en el más pequeño hasta 100 m (rango superior a 109). Las secoyas se consideran las plantas más grandes y las ballenas se consideran los animales más grandes. Según Vernadsky, el mínimo y dimensiones máximas Los organismos están determinados por las posibilidades limitantes de su intercambio gaseoso con el medio ambiente.

Al estar dispersa, la materia viva nunca se encuentra en la Tierra en una forma morfológicamente pura, por ejemplo, en forma de una especie de población. Sólo puede existir en forma de biocenosis: "... incluso una simple biocenosis de algún pinar seco sobre la arena es una agrupación que consta de unas mil especies de organismos vivos".

Principio de Redi (académico, médico y naturalista florentino, 1626-1697: "todo lo que vive de lo vivo" es rasgo distintivo materia viva que existe en la Tierra en forma de una alternancia continua de generaciones y se caracteriza por una conexión genética con la materia viva de todo el pasado épocas geológicas. Sustancias abiogénicas inanimadas, como se sabe, entran en la biosfera desde el espacio exterior, y se llevan a cabo en porciones desde el caparazón del globo. Pueden ser similares en composición, pero en general no tienen una conexión genética. “El principio de Redi... no indica la imposibilidad de abiogénesis fuera de la biosfera o al establecer la presencia en la biosfera (ahora o antes) de fenómenos fisicoquímicos que no fueron aceptados durante definición científica esta forma de organización del caparazón terrestre.

Materia viva en la cara organismos específicos, a diferencia de lo inanimado, lleva a cabo durante su vida historica obra grandiosa. De hecho, sólo las sustancias biogénicas de la metabiosfera son la integral de la masa de materia viva, mientras que la masa de materia inanimada de origen terrestre es un valor constante en la historia geológica: 1 g de granito arcaico sigue siendo hoy 1 g de la misma sustancia , y la misma masa de materia viva, es decir, 1 g, existió durante miles de millones de años debido al cambio de generaciones y todo este tiempo realizó trabajos geológicos.

funciones de la materia viva

¿Cuáles son las funciones de la materia viva en la biosfera?

Y EN. Vernadsky nombra tales: a) gas; b) oxígeno; c) descriptivo; d) calcio; e) recuperación; e) concentración; g) destrucción de sustancias orgánicas; h) caries restauradora; i) metabolismo y respiración de los organismos.

AV. Lapo reordenó las funciones nombradas por Vernadsky (Cuadro 1).

Tabla 1.

Las principales funciones de la materia viva en la biosfera.

	Breve descripción de los procesos
Energía	Absorción de energía solar en el proceso de fotosíntesis y energía química a través de la descomposición de sustancias saturadas de energía; transferencia de energía cadenas de comida materia viva heterogénea
concentración	Acumulación selectiva en el curso de la vida. ciertos tipos sustancias: a) utilizadas para crear el cuerpo de un organismo; b) aislado de él en el proceso de metabolismo
Destructivo	Mineralización de materia orgánica no biogénica (1); descomposición de materia inorgánica inanimada (2); absorción de sustancias creadas en el ciclo bioquímico (3)
Formación de ambiente	Transformación de parámetros físicos y químicos del medio ambiente (principalmente por materia no biogénica)
Transporte	Transporte de materia contra la gravedad y en sentido horizontal

nombrado primero función de energía. “Sólo la vida con su complicación morfológica puede mantener radiación solar en la Tierra durante millones de años, como veremos en el ejemplo del carbón. De hecho, solo gracias a la "pantalla verde" de la biosfera - los fotoautótrofos - la energía solar no rebota en la superficie del planeta, calentando solo capa superficial, pero penetra profundamente en la corteza terrestre y es una fuente de energía, de hecho, para todos los procesos exógenos.

Materia viva: organismos vivos que habitan nuestro planeta.

La masa de materia viva es solo el 0,01% de la masa de toda la biosfera. Sin embargo, la materia viva de la biosfera es su principal componente.

Signos (propiedades) de la materia viva que la distinguen de la no viva:

Cierta composición química. Los organismos vivos se componen de los mismos elementos químicos que los objetos de naturaleza inanimada, pero la proporción de estos elementos es diferente. Los elementos básicos de los seres vivos son C, O, N y H.

Estructura celular. Todos los organismos vivos, excepto los virus, tienen una estructura celular.

Metabolismo y dependencia energética. Los organismos vivos son sistemas abiertos, dependen de la ingesta de ambiente externo sustancias y energía.

Autorregulación (homeostasis). Los organismos vivos tienen la capacidad de mantener la homeostasis: la constancia de su composición química y la intensidad de los procesos metabólicos.

Irritabilidad. Los organismos vivos muestran irritabilidad, es decir, la capacidad de responder a ciertas Influencias externas reacciones específicas.

Herencia. Los organismos vivos pueden transferir signos y propiedades de generación en generación con la ayuda de portadores de información: moléculas de ADN y ARN.

• 7. Variabilidad. Los organismos vivos son capaces de adquirir nuevas características y propiedades.
• 8. Autorreproducción (reproducción). Los organismos vivos pueden reproducirse, reproducir su propia especie.
• 9. Desarrollo individual (ontogénesis). Cada individuo se caracteriza por la ontogenia: el desarrollo individual del organismo desde el nacimiento hasta el final de la vida (muerte o una nueva división). El desarrollo va acompañado de crecimiento.
• 10. Desarrollo evolutivo (filogénesis). La materia viva en su conjunto se caracteriza por la filogenia: el desarrollo histórico de la vida en la Tierra desde el momento de su aparición hasta el presente.

Adaptaciones. Los organismos vivos son capaces de adaptarse, es decir, adaptarse a las condiciones ambientales.

Ritmo. Los organismos vivos muestran el ritmo de la actividad vital (diaria, estacional, etc.).

Integridad y discreción. Por un lado, toda materia viva es integral, organizada de cierta manera y obedece a leyes generales; por otro lado, cualquier sistema biológico consta de elementos separados, aunque interconectados.

Jerarquía. Empezando por los biopolímeros (proteínas y ácidos nucleicos) y terminando por la biosfera en su conjunto, todos los seres vivos están en cierta subordinación. Marcha sistemas biológicos a un nivel menos complejo hace posible la existencia de un nivel más complejo.

El mundo de los organismos vivos de la biosfera que nos rodea es una combinación de varios sistemas biológicos de diferente orden estructural y diferentes posiciones organizativas.

La naturaleza jerárquica de la organización de la materia viva nos permite subdividirla condicionalmente en varios niveles.

El nivel de organización de la materia viva - esta lugar funcional estructura biológica de cierto grado de complejidad en la jerarquía general de los vivos.

Actualmente, existen 9 niveles de organización de la materia viva:

Molecular(a este nivel, el funcionamiento de grandes moléculas biológicamente activas, como proteínas, ácidos nucleicos, etc.);

subcelular(supramolecular). En este nivel, la materia viva se organiza en orgánulos: cromosomas, membrana celular y otras estructuras subcelulares.

Celular. En este nivel, la materia viva está representada por células. La célula es un elemento estructural elemental y unidad Funcional vivo.

Tejido de órgano. En este nivel, la materia viva se organiza en tejidos y órganos. Tejido: una colección de células similares en estructura y función, así como sustancias intercelulares asociadas con ellas. Un órgano es una parte de un organismo multicelular que realiza una función o funciones específicas.

Organísmico (ontogenético). En este nivel, se caracteriza por todas sus características.

Población-especie. En este nivel, la materia viva es lo mismo que la especie. Una especie es un conjunto de individuos (poblaciones de individuos) capaces de cruzarse con la formación de descendencia fértil y ocupar un área determinada (rango) en la naturaleza.

biocenótico. En este nivel, la materia viva forma biocenosis. Biocenosis - la totalidad de la población diferentes tipos vivir en un área determinada.

Biogeocenótico. En este nivel, la materia viva se forma
biogeocenosis. Biogeocenosis - una combinación de biocenosis y factores abióticos del medio ambiente (clima, suelo).

Biosférico. En este nivel, la materia viva forma la biosfera. La biosfera es el caparazón de la Tierra, transformado por la actividad de los organismos vivos.

La composición química de los organismos vivos se puede expresar de dos formas: atómica y molecular. Composición atómica (elemental) caracteriza la proporción de átomos de los elementos incluidos en los organismos vivos. Composición molecular (material) refleja la proporción de moléculas de sustancias.

De acuerdo con el contenido relativo de los elementos que componen los organismos vivos, se acostumbra dividirlos en tres grupos:

macronutrientes- O, C, H, N (alrededor del 98-99% en total, su
también llamado básico), Ca, K, Si, Mg, P, S, Na, Cl, Fe (alrededor del 1-2% en total). Los macronutrientes constituyen la mayor parte de la composición porcentual de los organismos vivos.

Oligoelementos - Mn, Co, Zn, Cu, B, I, F, etc. Su contenido total en materia viva es de aproximadamente 0,1%

Ultramicroelementos- Se, U, Hg, Ra, Au, Ag, etc. Su contenido en la materia viva es muy pequeño (menos del 0,01%) y no se ha revelado el papel fisiológico de la mayoría de ellos.

Elementos químicos que son la composición de los organismos vivos y al mismo tiempo realizan funciones biológicas, son llamados biogénico. Incluso aquellos de ellos que están contenidos en las células en cantidades insignificantes no pueden ser reemplazados por nada y son absolutamente necesarios para la vida.

Los elementos químicos forman parte de las células en forma de iones y moléculas de sustancias inorgánicas y orgánicas. Las sustancias inorgánicas más importantes en la célula son el agua y las sales minerales, las sustancias orgánicas más importantes son los carbohidratos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos.

carbohidratos- compuestos orgánicos que contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Se dividen en simples (monosacáridos) y complejos (polisacáridos). Los carbohidratos son la principal fuente de energía para todas las formas de actividad celular. Están involucrados en la construcción de tejidos vegetales fuertes (en particular, celulosa) y desempeñan el papel de repuesto nutrientes en organismos. Los carbohidratos son producto primario fotosíntesis de las plantas verdes.

lípidos- Estas son sustancias similares a las grasas que son poco solubles en agua (consiste en átomos de carbono e hidrógeno). Los lípidos participan en la construcción de las paredes celulares (membranas), conducen mal el calor y, por lo tanto, desempeñan una función protectora. Además, los lípidos son nutrientes de reserva.

Ardillas son una combinación de aminoácidos proteinogénicos (20 piezas) y consisten en 30-50% AA. Las proteínas tienen tallas grandes, siendo esencialmente macromoléculas. Las proteínas actúan como catalizadores naturales de los procesos químicos. Las proteínas también contienen metales como hierro, magnesio y manganeso.

Ácidos nucleicos(NK) forman el núcleo de la célula. Hay 2 tipos principales de NA: ADN - ácido desoxirribonucleico y ARN - ácido ribonucleico. NK regula el proceso de síntesis, lleva a cabo la transferencia de información hereditaria de generación en generación.

Todos los organismos vivos de la tierra son sistemas abiertos dependiendo del aporte de materia y energía del exterior. El proceso de consumir materia y energía se llama comida. Todos los organismos vivos se dividen en autótrofos y heterótrofos.

autótrofos(organismos autótrofos) - organismos que usan dióxido de carbono como fuente de carbono (plantas y algunas bacterias). En otras palabras, estos son organismos capaces de crear compuestos orgánicos a partir de compuestos inorgánicos: dióxido de carbono, agua, sales minerales (estos incluyen, en primer lugar, plantas que realizan la fotosíntesis).

heterótrofos(organismos heterótrofos) - organismos que utilizan compuestos orgánicos como fuente de carbono (animales, hongos y la mayoría de las bacterias). En otras palabras, estos son organismos que no pueden crear sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas, sino que necesitan sustancias orgánicas preparadas (microorganismos y animales).

No existe un límite claro entre autótrofos y heterótrofos. Por ejemplo, los organismos euglena (flagelados) combinan modos de nutrición autótrofos y heterótrofos.

En relación al oxígeno libre, los organismos se dividen en tres grupos: aerobios, anaerobios y formas facultativas.

Aerobios organismos que sólo pueden vivir en ambiente de oxigeno(animales, plantas, algunas bacterias y hongos).

Anaerobios- organismos que no pueden vivir en un ambiente de oxígeno (algunas bacterias).

Formularios opcionales- organismos que pueden vivir tanto en presencia de oxígeno como sin él (algunas bacterias y hongos).

Actualmente, todo el mundo de los seres vivos se divide en 3 grandes grupos sistemáticos:

La mayor concentración de vida en la biosfera se observa en los límites de contacto entre las capas de la tierra: atmósfera y litosfera (superficie terrestre), atmósfera e hidrosfera (superficie del océano), y especialmente en los límites de tres capas: atmósfera, hidrosfera y litosfera. ( zonas costeras). Estos son los lugares donde V.I. Vernadsky llamó "películas de la vida". Arriba y abajo de estas superficies, la concentración de materia viva disminuye.

Las principales características únicas de la materia viva, que determinan su altísima actividad transformadora, incluyen las siguientes:

La capacidad de ocupar (dominar) rápidamente todo el espacio libre. Esta propiedad está asociada tanto con la reproducción intensiva como con la capacidad de los organismos para aumentar intensamente la superficie de sus cuerpos o las comunidades que forman.

El movimiento no es sólo pasivo, sino también activo, es decir, no sólo bajo la acción de la gravedad, fuerzas gravitatorias, etc., sino también contra el flujo de agua, gravedad, corrientes de aire, etc.

Persistencia durante la vida y rápida descomposición después de la muerte.(inclusión en la circulación de sustancias). Debido a la autorregulación, los organismos vivos pueden mantener una composición y condiciones químicas constantes. ambiente interno a pesar de cambios significativos en las condiciones ambientales. Después de la muerte, esta habilidad se pierde y los restos orgánicos se destruyen muy rápidamente. Las sustancias orgánicas e inorgánicas resultantes se incluyen en los ciclos.

Alta adaptabilidad (adaptación) a diversas condiciones y, en relación con esto, el desarrollo no sólo de todos los ambientes de vida (acuático, suelo-aire, suelo, organísmico), sino también condiciones que son extremadamente difíciles en términos de parámetros físico-químicos (los microorganismos se encuentran en aguas termales con temperaturas de hasta 140°C, en aguas reactores nucleares, en un ambiente libre de oxígeno).

Reacciones fenomenalmente rápidas. Es varios órdenes de magnitud mayor que en la materia inanimada.

Alta tasa de renovación de la materia viva. Sólo una pequeña parte de la materia viva (fracciones de un tanto por ciento) se conserva en forma de residuos orgánicos, mientras que el resto se incluye constantemente en los procesos del ciclo.

Todas las propiedades enumeradas de la materia viva están determinadas por la concentración de grandes reservas de energía en ella.

Se distinguen las siguientes funciones geoquímicas principales de la materia viva:

Energía (bioquímica)- unión y almacenamiento de la energía solar en materia orgánica y posterior disipación de energía durante el consumo y mineralización de la materia orgánica. Esta función está asociada con la nutrición, respiración, reproducción y otros procesos vitales de los organismos.

Gas- la capacidad de los organismos vivos para cambiar y mantener una determinada composición de gases del medio ambiente y la atmósfera en su conjunto. Dos períodos críticos (puntos) en el desarrollo de la biosfera están asociados con la función del gas. El primero de ellos se refiere al momento en que el contenido de oxígeno en la atmósfera alcanzó alrededor del 1% de nivel moderno. Esto condujo a la aparición de los primeros organismos aeróbicos (capaces de vivir únicamente en un ambiente que contuviera oxígeno). El segundo punto de inflexión está asociado al momento en que la concentración de oxígeno alcanzó aproximadamente el 10% de la actual. Esto creó las condiciones para la síntesis de ozono y la formación de la capa de ozono en las capas superiores de la atmósfera, lo que hizo posible que los organismos terrestres se desarrollaran.

concentración- "captura" del medio ambiente por los organismos vivos y la acumulación de átomos de elementos químicos biogénicos en ellos. La capacidad de concentración de la materia viva aumenta el contenido de átomos de elementos químicos en los organismos en comparación con el medio ambiente en varios órdenes de magnitud. El resultado de la actividad de concentración de la materia viva es la formación de depósitos de combustibles fósiles, caliza, yacimientos minerales, etc.

Oxidativamente- reductor - oxidación y reducción varias sustancias involucrando a los organismos vivos. Bajo la influencia de los organismos vivos, hay una migración intensiva de átomos de elementos con valencia variable (Fe, Mn, S, P, N, etc.), se crean sus nuevos compuestos, se depositan sulfuros y azufre mineral, y sulfuro de hidrógeno se forma

destructivo- destrucción por parte de los organismos y productos de su actividad vital tanto de los restos de materia orgánica como de sustancias inertes. El papel más importante a este respecto lo desempeñan los descomponedores (destructores): hongos y bacterias saprofitas.

Transporte- la transferencia de materia y energía como resultado de la forma activa de movimiento de los organismos.

Formación de ambiente- transformación de parámetros físicos y químicos del medio. El resultado de la función de formación del entorno es la biosfera entera, y el suelo como uno de los hábitats, y más estructuras locales.

Dispersión- función opuesta a la concentración - dispersión de sustancias en ambiente. Por ejemplo, la dispersión de materia durante la excreción de excrementos por parte de los organismos, el cambio de cubiertas, etc.

Informativo- la acumulación de cierta información por parte de los organismos vivos, fijándola en estructuras hereditarias y transmitiéndola a las generaciones posteriores. Esta es una de las manifestaciones de los mecanismos adaptativos.

Actividad humana biogeoquímica- transformación y movimiento de sustancias de la biosfera como resultado actividad humana para el hogar y las necesidades del hogar. Por ejemplo, el uso de concentradores de carbono: petróleo, carbón, gas.

Así, la biosfera es un sistema dinámico complejo que capta, acumula y transfiere energía a través del intercambio de sustancias entre la materia viva y el medio ambiente.