למדענים נדרשו מאות רבות של שנים להסביר את התהליכים המתרחשים בתוך הפלנטה שלנו. הידע הצטבר בהדרגה, צמח חומר תיאורטי ועובדתי. כיום, אנשים מצליחים למצוא הסבר לתופעות טבע רבות, להתערב במהלכן, לשנות או לכוון.
איזה תפקיד עולם החי ממלא בכל מנגנוני הטבע גם לא היה ברור מיד. עם זאת, הפילוסוף הרוסי, הביוגאוכימאי V. I. Vernadsky הצליח ליצור תיאוריה שהפכה לבסיס ונותרה כך עד היום. היא זו שמסבירה מהו כל הפלנטה שלנו, מהם היחסים בין כל המשתתפים בו. והכי חשוב, התיאוריה הזו היא שעונה על השאלה לגבי תפקידם של יצורים חיים על כדור הארץ. זה נקרא התיאוריה של מבנה הביוספרה של כדור הארץ.
הביוספירה והמבנה שלה
המדען הציע לקרוא לביוספרה כל תחום החיים והאי-חיים, שנמצא בקשר הדוק וכתוצאה ממשותףפעילות תורמת להיווצרות מרכיבים גיאוכימיים מסוימים בטבע.
כלומר, הביוספרה כוללת את החלקים המבניים הבאים של כדור הארץ:
- חלק התחתון של האטמוספירה לשכבת האוזון;
- הידרוספירה כולה;
- המפלס העליון של הליתוספירה - הקרקע והשכבות מתחת, עד וכולל מי תהום.
כלומר, אלו כל אותם אזורים שמסוגלים להיות מאוכלסים על ידי אורגניזמים חיים. כולם, בתורם, מייצגים את הביומסה הכוללת, הנקראת החומר החי של הביוספרה. זה כולל נציגים של כל ממלכות הטבע, כמו גם את האדם. תכונותיו ותפקידיו של החומר החי מכריעים באפיון הביוספרה בכללותה, שכן הוא המרכיב העיקרי שלה.
עם זאת, בנוסף לחיים, ישנם עוד כמה סוגים של חומרים המרכיבים את מעטפת כדור הארץ שאנו שוקלים. אלה הם כמו:
- biogenic;
- inert;
- biocoke;
- radioactive;
- cosmic;
- אטומים ואלמנטים חופשיים.
בסך הכל, סוגים אלה של תרכובות יוצרים את הסביבה לביומסה, את תנאי החיים עבורה. יחד עם זאת, לנציגי ממלכות הטבע עצמן יש השפעה ניכרת על היווצרותם של סוגים רבים של חומרים אלו.
באופן כללי, כל המרכיבים המצוינים של הביוספרה הם המסה הכוללת של היסודות המחברים את הטבע. זה הם שנכנסים לאינטראקציות קרובות, מבצעים את מחזור האנרגיה, החומרים, צוברים ומעבדים תרכובות רבות. היחידה הבסיסית היא חומר חי. הפונקציות של חומר חי שונות,אבל כולם חשובים מאוד והכרחיים כדי לשמור על המצב הטבעי של כדור הארץ.
מייסד תורת הביוספרה
מי שיצר את המושג "ביוספירה", פיתח אותו, בנה אותו וחשף אותו במלואו, היה בעל חשיבה יוצאת דופן, יכולת לנתח ולהשוות עובדות ונתונים ולהסיק מסקנות הגיוניות. בתקופתו, V. I. Vernadsky הפך לאדם כזה. איש גדול, חוקר טבע, אקדמאי ומדען, מייסד בתי ספר רבים. עבודותיו הפכו לבסיס הבסיסי שעליו נבנו כל התיאוריות עד עכשיו.
הוא היוצר של כל הביוגאוכימיה. הכשרון שלו הוא יצירת בסיס המשאבים המינרלים של רוסיה (אז ברית המועצות). תלמידיו היו מדעני עתיד מפורסמים מרוסיה ואוקראינה.
תחזיותיו של ורנדסקי לגבי העמדה הדומיננטית של אנשים במערכת של העולם האורגני ושהביוספרה מתפתחת לנואוספירה יש את כל הסיבות להתגשם.
חומר חי. פונקציות של החומר החי של הביוספרה
כפי שכבר ציינו לעיל, החומר החי של הקונכייה הנחשבת של כדור הארץ נחשב למכלול האורגניזמים השייכים לכל ממלכות הטבע. בני האדם תופסים מעמד מיוחד בקרב כולם. הסיבות לכך היו:
- עמדה לצרכן, לא ייצור;
- פיתוח הנפש והתודעה.
כל הנציגים האחרים הם חומר חי. הפונקציות של החומר החי פותחו וצוינו על ידי ורנדסקי. הוא הקצה את התפקיד הבא לאורגניזמים:
- Redox.
- הרסני.
- תחבורה.
- -Environment-forming.
- גז.
- Energy.
- אינפורמטיבי.
- ריכוז.
הפונקציות הבסיסיות ביותר של החומר החי של הביוספרה הן גז, אנרגיה וחזור. עם זאת, השאר חשובים גם הם, ומספקים תהליכים מורכבים של אינטראקציה בין כל החלקים והאלמנטים של המעטפת החיה של הפלנטה.
בוא נסתכל על כל אחת מהפונקציות ביתר פירוט כדי להבין למה בדיוק הכוונה ומהי המהות.
פונקציית החיזור של חומר חי
מתבטא בטרנספורמציות ביוכימיות רבות של חומרים בתוך כל אורגניזם חי. הרי אצל כולם, מחיידקים ועד יונקים גדולים, יש כל שנייה תגובות. כתוצאה מכך, חלק מהחומרים הופכים לאחרים, חלקם מתפרקים לרכיבים.
התוצאה של תהליכים כאלה עבור הביוספרה היא היווצרות של חומר ביוגני. אילו תרכובות ניתן להביא כדוגמה?
- סלעי פחמן (גיר, שיש, אבן גיר) - תוצר של פעילות חיונית של רכיכות, תושבים רבים אחרים ימיים ויבשתיים.
- משקעי סיליקון הם תוצאה של מאות שנים של תגובות בקונכיות ובקונכיות של בעלי חיים בקרקעית האוקיינוס.
- פחם וכבול הם תוצאה של טרנספורמציות ביוכימיות המתרחשות עם צמחים.
- Oil ואחרים.
לכן, תגובות כימיות הן הבסיס ליצירת חומרים רבים שימושיים לאדם ולטבע.זוהי הפונקציה של החומר החי בביוספרה.
פונקציית ריכוז
אם אנחנו מדברים על חשיפת המושג תפקיד זה של חומר, אז עלינו להצביע על הקשר הקרוב שלו עם הקודם. במילים פשוטות, פונקציית הריכוז של חומר חי היא הצטברות בתוך הגוף של יסודות מסוימים, אטומים, תרכובות. כתוצאה מכך, נוצרים הסלעים, המינרלים והמינרלים המוזכרים לעיל.
כל יצור מסוגל לצבור כמה תרכובות בפני עצמו. עם זאת, החומרה של זה שונה עבור כל אחד. לדוגמה, כל אחד צובר פחמן בעצמו. אבל לא כל אורגניזם מסוגל לרכז כ-20% מברזל, כפי שעושים חיידקי ברזל.
ניתן לתת עוד כמה דוגמאות הממחישות בבירור את הפונקציה הזו של חומר חי.
- דיאטומים, רדיולריאנים - סיליקון.
- פטריות חלודה - מנגן.
- צמח לובליה נפוח - כרום.
- צמח סוליאנקה - בורון.
בנוסף ליסודות, נציגים רבים של יצורים חיים מסוגלים ליצור קומפלקסים שלמים של חומרים לאחר שמתים.
פונקציית גז של חומר
תפקיד זה הוא אחד המרכזיים שבהם. אחרי הכל, חילופי גזים הם תהליך יצירת חיים עבור כל היצורים. אם מדברים על הביוספרה בכללותה, אז תפקוד הגזים של חומר חי מתחיל בפעילותם של צמחים, אשר בתהליך הפוטוסינתזה לוכדים פחמן דו חמצני ומשחררים כמות מספקת של חמצן.
מספיק למה? לחיי כל אלהיצורים שאינם מסוגלים לייצר זאת בעצמם. וכל אלה הם בעלי חיים, פטריות, רוב החיידקים. אם אנחנו מדברים על תפקוד הגזים של בעלי חיים, אז זה מורכב מצריכת חמצן ושחרור פחמן דו חמצני לסביבה בזמן הנשימה.
זה יוצר מחזוריות כללית שעומדת בבסיס החיים. מדענים הוכיחו שבמשך אלפי שנים, צמחים ויצורים חיים אחרים הצליחו לבצע מודרניזציה מוחלטת ולהתאים לעצמם את האווירה של כדור הארץ. קרה הדבר הבא:
- ריכוז החמצן הפך מספיק לכל החיים;
- נוצרה שכבת האוזון, המגנה על כל החיים מפני קרינה קוסמית ואולטרה סגולה מזיקה;
- הרכב האוויר הפך למה שרוב היצורים צריכים.
לכן, תפקוד הגז של החומר החי בביוספרה נחשב לאחד החשובים ביותר.
פונקציית תחבורה
מרמז על רבייה והתיישבות של אורגניזמים בטריטוריות שונות. ישנם חוקים אקולוגיים מסוימים המסדירים את ההפצה וההובלה הבסיסית של יצורים. לדבריהם, כל פרט תופס את בית הגידול שלו. ישנם גם יחסים תחרותיים המובילים ליישוב ולפיתוח של טריטוריות חדשות.
לפיכך, הפונקציות של החומר החי בביוספרה הם רבייה והתיישבות עם היווצרות שלאחר מכן של תכונות חדשות.
תפקיד הרסני
זוהי פונקציה חשובה נוספת האופיינית ליצורים חיים בביוספרה.היא מורכבת מהיכולת להתפרק לחומרים פשוטים לאחר גסיסה, כלומר, עצירת מחזור החיים. בזמן שהאורגניזם חי, מולקולות מורכבות פעילות בו. כאשר מוות מתרחש, מתחילים תהליכי הרס, התפוררות לחלקים מרכיבים פשוטים.
זה מתבצע על ידי קבוצה מיוחדת של יצורים הנקראים דטריטיבורים או מפרקים. אלה כוללים:
- כמה תולעים;
- bacteria;
- fungi;
- פרוטוזואה ואחרים.
פונקציה שיוצרת סביבה
הפונקציות העיקריות של החומר החי לא יהיו שלמות אם לא נציין את היווצרותן של סביבות. מה זה אומר? כבר ציינו שיצורים חיים בתהליך האבולוציה יצרו לעצמם אווירה. הם עשו את אותו הדבר עם הסביבה.
התרופפות והרוויה של האדמה בתרכובות מינרלים, חומר אורגני, יצרו שכבה פורייה המתאימה לחיים - האדמה. אותו הדבר ניתן לומר על ההרכב הכימי של מי האוקיינוסים והימים. כלומר, יצורים חיים יוצרים לעצמם את סביבת החיים באופן עצמאי. כאן בא לידי ביטוי התפקוד היוצר את הסביבה שלהם בביוספרה.
תפקיד אינפורמטיבי של חומר חי
תפקיד זה אופייני לאורגניזמים חיים, וככל שהוא מפותח יותר, כך תפקידו גדול יותר כנשא ומעבד מידע. אף עצם דומם לא מסוגל לזכור, "להקליט" על התת מודע ובהמשך לשחזר מידע מכל סוג שהוא. רק יצורים חיים יכולים לעשות זאת.
זה לארק את היכולת לדבר ולחשוב. פונקציית המידע מרמזת על התופעה של שימור והעברת קבוצות מסוימות של ידע ותכונות על ידי ירושה.
פונקציית אנרגיה
אנרגיה היא מקור הכוח החשוב ביותר, שבזכותו קיים חומר חי. הפונקציות של החומר החי מתבטאות בעיקר ביכולת לעבד את האנרגיה של הביוספרה לצורות שונות, משמש ועד תרמית וחשמלית.
אף אחד אחר לא יכול לצבור ולשנות ככה את הקרינה מהשמש. הקישור הראשון כאן הוא, כמובן, צמחים. הם אלה שסופגים את אור השמש ישירות על כל פני השטח של החלקים הירוקים של הגוף. ואז הם ממירים אותו לאנרגיה של קשרים כימיים הזמינים לבעלי חיים. האחרונים מתרגמים אותו לצורות שונות:
- thermal;
- electric;
- מכני ואחרים.
