Функции живого вещества в биосфере

Функции живого вещества в биосфере

Функции живого вещества в биосфере

1. Энергетическая– аккумулирование энергии иперераспределение ее по пищевым цепям.

Жизнь возникаетв соответствии с принципом ЛеШателье-Брауна, как ответ на ростэнтропии, то есть на рассеяние энергиив окружающей среде. Поэтому концентрацияэнергии – это наиболее естественнаяфункция жизни.

Наличие живой оболочкипланеты препятствует остыванию ееповерхности, аккумулируя в себе энергию,излучаемую в космос. Правда, сейчасжизнь биосферы развивается в основномв потоке солнечной энергии, аккумулируяее в себе и препятствуя прямому отражениюее в космос.

Эта энергия передается попищевой цепи от одной формы жизни кдругой. По мере этого движения ее энтропиязначительно возрастает. В конечномитоге она переходит в тепловую форму иизлучается за пределы планеты.

Поэтомуэнтропия излучения, отраженного споверхности планеты, оказываетсясущественно больше энтропии излучения,поглощаемого планетой. Именно за счетэтой разницы энтропий существует жизньна планете.

Таким образом,основным механизмом накопления энергиив биосфере является реакция фотосинтеза. Имеется также довольно незначительныйпроцент хемосинтезирующих живых существ,чей жизненный цикл опирается на энергиюхимических соединений. Это разного родабактерии (железо-бактерии, серобактерии,азотобактерии и др.).

Обнаружены целыеэкосистемы, функционирование которыхосновано на активности хемосинтезирующихбактерий и не зависящих от продуктовфотосинтеза.

Это глубоководные системы,где в абсолютной темноте вблизи выходовгорячей воды, богатой минеральнымисолями и серой, помимо бактерий существуюти уникальные многоклеточные животные,типа двустворчатых моллюсков длинойоколо 30 см и трехметровые черви, получающиеэнергию от хемосинтезирующих бактерий.

Возможно, было время, когда такие формыжизни были более разнообразными изаполняли всю поверхность Земли, докоторой ввиду интенсивной вулканическойдеятельности не могли пробиться солнечныелучи.

2.Окислительно-восстановительная– окисление вещества в процессежизнедеятельности и восстановление впроцессе разложения при дефицитекислорода.

Наряду сфотосинтезом в зеленых растениях наЗемле происходит почти равное ему помасштабу окисление органических веществв процессе дыхания, брожения, гниенияс выделением воды, углекислого газа итеплоты, которая после этого излучаетсяв космическое пространство.

Существенноменьшая часть энергии Солнцаконсервируется в земной коре, или, пословам Вернадского, «уходят в геологию»,формируя залежи каменного угля, нефти,торфа и т.п.

Эти процессы связаны спротеканием в бескислородной средереакций восстановления, сопровождающихсяобразованием и накоплением сероводородаи метана.

3. Газовая– способность изменять и поддерживатьопределенный газовый состав средыобитания и атмосферы в целом.

Фотосинтезпривел к постепенному уменьшению ватмосфере углекислоты и накоплениюкислорода и озона. При этом в развитиибиосферы наблюдалось по крайней мередва переломных момента:

  • первая точка Пастера (1,2 млрд. лет назад), когда количество кислорода достигло 1 % от современного уровня и появились первые аэробные организмы (живущие только в кислородной среде, в отличие от анаэробных, живущих в бескислородной среде);
  • вторая точка Пастера, когда количество кислорода достигло 10 % от современного уровня , создались условия для синтеза озона и озонового слоя, что защитило организмы от ультрафиолетовых лучей. До этого данную функцию выполняли густые водяные облака.

4. Деструктивная– разрушение погибшей биоорганики икостных веществ.

Это один изважнейших элементов круговорота веществв биосфере, обеспечивающего непрерывностьжизни путем превращения сложныхорганических соединений в минеральныевещества, необходимые для растений,стоящих в самых первых звеньях пищевыхцепей. Практически все живые организмыбиосферы за исключением растений в тойили иной мере являются деструкторами(разрушителями).

Однако главная роль вэтом процессе принадлежит грибам ибактериям. Л.Пастер назвал бактерии«великими могильщиками природы».

Одновременно жизнь участвует и вразрушении костных веществ (в частностигорных пород), доводя их постепенно досостояния, после которого они могутбыть вовлечены в круговорот жизни (такизмельченные горные породы являютсянеобходимым компонентом почвы).

5. Рассеивающая– рассеяние живого вещества на большихпространствах.

Например,рассеяние гемоглобина крови кровососущимиили рассеяние органики экскрементовили трупов разного рода деструкторами.

6. Концентрационная– способность организмов концентрироватьв своем теле рассеянные элементыокружающей среды.

Любое живоесущество в процессе своей жизнедеятельностибуквально по молекулам собирает изокружающей среды необходимые для неговещества и консервирует их в своейструктуре. Поэтому, например, концентрациямарганца в теле некоторых организмовпревышает его концентрацию в окружающейсреде в миллионы раз.

В условияхантропогенного загрязнения окружающейсреды побочным следствием этого можетявляться накопление растениями, которыемы потребляем в пищу, веществ, которыеявляются токсичными для нашего организма.

Результатом концентрационной деятельностиживых организмов являются залежи руд,известняков, горючих ископаемых и т.п.

7. Транспортная– перенос и перераспределение веществаи энергии.

Это являетсяодним из механизмов рассеивающей функцииживого вещества. Часто такой перенососуществляется на громадные расстояния,например, при миграциях и кочевкахживотных. Это может также способствоватьи концентрации элементов среды, достаточновспомнить птичьи базары.

8. Средообразующая– преобразование физико-химическихпараметров окружающей среды.

В широком смыслерезультатом данной функции являетсявся природная среда. Она создана живымиорганизмами, они же и поддерживают еев определенном стабильном состоянии.Так состав атмосферы и гидросферы – этопродукт жизнедеятельности в биосфере.

Живые организмы создали особый типбиокостного вещества – почвы. Коралловыезаросли создают в океанах целые острова.Примером могут также служить леса, вкоторых микроклимат существенноотличается от микроклимата поля.

Анализпоказывает, что при отсутствии жизнина Земле, условия на ней были бы такими,что по нашим понятиям жизнь на ней былабы попросту невозможной:

  • ее атмосфера на 98 % состояла бы из углекислого газа (сейчас его около 0,03 %);
  • на 1,9 % – из азота (сейчас на Земле 79 % азота, являющегося вопреки своему названию (азот – не поддерживающий жизни) основным элементом при построении аминокислот);
  • кислорода практически не было бы (сейчас 21 %);
  • средняя температура поверхности 290±50С°, не оставляющая никаких шансов на наличие воды в жидком состоянии.

Словом, условиявесьма похожие на условия планетыВенера.

9. Информационная– накопление информации и закреплениеее в наследственных структурах.

Эта функция покаеще мало изучена. Но, по всей видимости,ее важность превосходит все остальныефункции живого вещества.

Источник: https://studfile.net/preview/5814670/page:3/

Функции живого вещества

Функции живого вещества в биосфере

Согласно концепции В.И. Вернадского, основной функцией живого вещества является космическая, которая состоит в связывании Земли с космосом и осуществлении процесса фотосинтеза, который переводит солнечную энергию в энергию химических связей.В наше время по материалам современных исследований выделяют следующие функции.

Энергетическая

Заключается в процессе превращения солнечной энергии при фотосинтезе в энергию химических связей, которая затем передается по пищевым цепям.

За счет этого механизма протекают все жизненные явления на Земле. Поглощенная энергия перераспределяется в экосистеме, часть ее рассеивается в виде тепла, другая часть накапливается в отмершей органике.

Деструктивная

Заключается в минерализации мертвой органики, биохимическом разрушении горных пород, вовлечении составляющих их минералов в биотический круговорот. Способствует трансформации живого вещества в косное, а также образованию биогенного и биокосного вещества.При этом разложение горных пород происходит избирательно, с включением в круговорот важнейших питательных элементов.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Концентрационная

Заключается в селективном накоплении в организмах определенных видов веществ. Большая часть живых организмов накапливает в своих телах биогенные элементы, благодаря чему химический состав живого вещества весьма специфичен. Концентрация биогенных элементов в нем на порядки выше, чем во внешней среде.

Противоположна по результатам концентрационной рассеивающая функция, выраженная в трофической и транспортной деятельности организмов, через процессы выделения, гибели организмов при миграциях, линьке.

Средообразующая

Состоит в преобразовании физико-химических аспектов неорганической среды в благоприятном направлении для существования организмов. Эта функция служит совместным результатом всех предыдущих.

В частности, результатом выполнения средообразующей функции были: изменение газового состава первичной атмосферы, химизма вод океана, формирование осадочных горных пород в литосфере, почвенного покрова.

Замечание 1

В.И. Вернадский характеризовал данную функцию живого вещества, как способность не только приспосабливаться к среде, но и приспосабливать саму среду к своим требованиям.

Эти функции так или иначе выводятся из основных, однако их тоже выделяют в качестве самостоятельных функций благодаря значению для развития Земли, а также, в меньшей степени, по историческим причинам.

Газовая

Определяет миграцию газов, их взаимные превращения, формирует газовый состав биосферы. Основная масса газов в атмосфере имеет биогенное происхождение. Живое вещество участвует в превращения азота, кислорода, углекислого газа, в синтезе сероводорода, метана и др. Данная функция определяется двумя основополагающими функциями – деструктивной и средообразующей;

Окислительно-восстановительная

Определяет химические превращения веществ, включающих атомы с переменной степенью окисления. Проявляется в биогенных реакциях окисления и восстановления. В основном связана с жизнедеятельностью бактерий. Служит важным проявлением средообразующей функции;

Транспортная

Определяет миграцию вещества против силы тяжести и его горизонтальные перемещения. Живое вещество способно осуществлять транспорт элементов снизу вверх, в том числе из океана на сушу.

При миграциях перемещающиеся организмы (в основном животные) перемещают значительные объемы веществ в горизонтальном направлении.

Замечание 2

Роль животных в природе – животные являются важнейшим компонентом природы, от целостности которого зависит и равновесие окружающей среды, экосистем и биосферы в целом, и в конечном итоге благополучие человека. В этом их главная роль.

Животные участвуют в формировании экосистем, биологическом круговороте веществ, биогенной миграции веществ на Земле в целом, почвообразовательном процессе, биологической борьбе в вредителями сельского хозяйства и лесных насаждений, естественном отборе, расселении и опылении растений, регулировании численности различных видов организмов и выполняют санитарную функцию.

Замечание 3

Роль растений в природе – в первую очередь это космическое связывание солнечной энергии в процессе фотосинтеза, которая используется консументами и человеком. Затем участие в почвообразовательном процессе, формировании экоклимата, участие в биологическом и геологическом круговороте веществ, регулировании гидрорежима поверхностных и грунтовых вод, противоэрозионном процессе и т.д.

Источник: https://spravochnick.ru/ekologiya/biosfera/funkcii_zhivogo_veschestva/

Решу егэ

Функции живого вещества в биосфере

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Укажите три функции живого вещества биосферы.

1) транспортная

2) гравитационная

3) тектоническая

4) средообразующая

5) фотопериодическая

6) энергетическая

Пояснение.

Функции живого вещества биосферы: транспортная, средообразующая, энергетическая.

Ответ: 146.

Примечание.

Функции живого вещества.

По Вернадскому — девять: газовая, кислородная, окислительная, кальциевая, восстановительная, концентрационная, функция разрушения органических соединений, функция восстановительного разложения, функция метаболизма и дыхания организмов. В настоящее время с учетом новых исследований различают следующие функции.

Биогеохимическая функция человечества — создание и превращение веществ человечеством.

Энергетическая функция. Поглощение солнечной энергии при фотосинтезе и химической энергии при разложении энергонасыщенных веществ, передача энергии по пищевым цепям (используется гетеротрофами).

Поглощенная энергия распределяется внутри экосистемы между живыми организмами в виде пищи. Частично энергия рассеивается в виде тепла, а частично накапливается в отмершем органическом веществе и переходит в ископаемое состояние.

Так образовались залежи торфа, каменного угля, нефти и других горючих полезных ископаемых.

Деструктивная функция. Эта функция состоит в разложении, минерализации мертвого органического вещества, химическом разложении горных пород, вовлечении образовавшихся минералов в биотический круговорот, т.е. обусловливает превращение живого вещества в косное. В результате образуются также биогенное и биокосное вещество биосферы.

На скалах — бактерии, синезеленые водоросли, грибы и лишайники — оказывают на горные породы сильнейшее химическое воздействие растворами целого комплекса кислот — угольной, азотной, серной и разнообразных органических.

Разлагая с их помощью те или иные минералы, организмы избирательно извлекают и включают в биотический круговорот важнейшие питательные элементы — кальций, калий, натрий, фосфор, кремний, микроэлементы.

Концентрационная функция. Так называется избирательное накопление в ходе жизнедеятельности определенных видов веществ для построения тела организма или удаляемых из него при метаболизме.

В результате концентрационной функции живые организмы извлекают и накапливают биогенные элементы окружающей среды. В составе живого вещества преобладают атомы легких элементов: водорода, углерода, азота, кислорода, натрия, магния, кремния, серы, хлора, калия, кальция, железа, алюминия.

Углерод: известняки, мел, уголь, нефть, битум, торф, горючие сланцы (сапропель+гумус), сапропель (многовековые донные отложения пресноводных водоемов — ил).

Отдельные виды являются специфическими концентраторами некоторых элементов: морская капуста (ламинария) — йода, лютики — лития, ряска — радия, диатомовые водоросли и злаки — кремния, моллюски и ракообразные — меди, позвоночные — железа, бактерии — марганца и т. д.

Наряду с концентрационной функцией живого организма вещества выделяется противоположная ей по результатам — рассеивающая. Она проявляется через трофическую и транспортную деятельность организмов.

Например, рассеивание вещества при выделении организмами экскрементов, гибели организмов при разного рода перемещениях в пространстве, смене покровов.

Железо гемоглобина крови рассеивается, например, через кровососущих насекомых.

Средообразующая функция. Преобразование физико-химических параметров среды (литосферы, гидросферы, атмосферы) в результате процессов жизнедеятельности в условиях, благоприятных для существования организмов.

Эта функция является совместным результатом рассмотренных выше функций живого вещества: энергетическая функция обеспечивает энергией все звенья биологического круговорота; деструктивная и концентрационная способствуют извлечению из природной среды и накоплению рассеянных, но жизненно важных для живых организмов элементов.

Очень важно отметить, что в результате средообразующей функции в географической оболочке произошли следующие важнейшие события: был преобразован газовый состав первичной атмосферы, изменился химический состав вод первичного океана, образовалась толща осадочных пород в литосфере, на поверхности суши возник плодородный почвенный покров.

Рассмотренные четыре функции живого вещества являются главными, определяющими функциями. Можно выделить еще некоторые функции живого вещества, например:

Газовая функция обусловливает миграцию газов и их превращения, обеспечивает газовый состав биосферы.

Преобладающая масса газов на Земле имеет биогенное происхождение. В процессе функционирования живого вещества создаются основные газы: азот, кислород, углекислый газ, сероводород, метан и др. Нарушение СО2 => парниковый эффект.

Окислительно-восстановительная функция заключается в химическом превращении главным образом тех веществ, которые содержат атомы с переменной степенью окисления (соединения железа, марганца, азота и др.). При этом на поверхности Земли преобладают биогенные процессы окисления и восстановления.

Транспортная функция — перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении. Еще со времен Ньютона известно, что перемещение потоков вещества на нашей планете определяется силой земного тяготения.

Неживое вещество само по себе перемещается по наклонной плоскости исключительно сверху вниз. Только в этом направлении движутся реки, ледники, лавины, осыпи.

Живое вещество — единственный фактор, обусловливающий обратное перемещение вещества — снизу вверх, из океана — на континенты.

За счет активного передвижения живые организмы могут перемещать различные вещества или атомы в горизонтальном направлении, например за счет различных видов миграций. Перемещение, или миграцию, химических веществ живым веществом Вернадский назвал биогенной миграцией атомов или вещества.

Источник: https://bio-ege.sdamgia.ru/problem?id=21879

Функции живого вещества — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс)

Функции живого вещества в биосфере

Живое вещество играет огромную роль в развитии нашей планеты.

К такому выводу пришёл русский учёный В. И. Вернадский, исследовав состав и эволюцию земной коры. Он доказал, что полученные данные не могут быть объяснены лишь геологическими причинами, без учёта роли живого вещества в геохимической миграции атомов.

Начиная с момента зарождения, жизнь постоянно развивается и усложняется, оказывая воздействие на окружающую среду, изменяя её. Таким образом, эволюция биосферы протекает параллельно с историческим развитием органической жизни.

Время жизни на Земле измеряется примерно \(6\)–\(7\) миллиардами лет. Возможно, что примитивные формы жизни появились ещё раньше. Но первые следы своего пребывания они оставили \(2,5\)–\(3\) млрд лет назад.

С этого времени произошли коренные изменения поверхности планеты и сформировалось до \(5\) млн видов животных, растений и микроорганизмов. На Земле возникло живое вещество, заметно отличающееся от неживой материи.

Развитие жизни привело к появлению новой общепланетной структурной оболочки биосферы, тесно взаимосвязанной единой системы геологических и биологических тел и процессов преобразования энергии и вещества.

Биосфера — не только сфера распространения жизни, но и результат её деятельности.

Особое место среди живых организмов заняли растения, потому что они обладают способностью к фотосинтезу. Они продуцируют практически всё органическое вещество на планете (растений насчитывается почти \(300\) тыс. видов).

В. И. Вернадский дал представление об основных биогеохимических функциях живого вещества.

1. Энергетическая функция связана с запасанием энергии в процессе фотосинтеза, передачей её по цепям питания, рассеиванием.

Эта функция — одна из важнейших. В её основе лежит процесс фотосинтеза, в результате которого происходит аккумуляция солнечной энергии и её последующее перераспределение между компонентами биосферы.

Биосферу можно сравнить с огромной машиной, работа которой зависит от одного решающего фактора — энергии: не будь её, всё немедленно остановилось бы.
В биосфере роль основного источника энергии играет солнечное излучение.

Биосфера аккумулирует энергию, приходящую из Космоса на нашу планету.

Живые организмы не просто зависят от лучистой энергии Солнца, они выступают как гигантский аккумулятор (накопитель) и уникальный трансформатор (преобразователь) этой энергии.

Это происходит следующим образом. Растения-автотрофы (и микроорганизмы-хемотрофы) создают органическое вещество. Все остальные организмы планеты — гетеротрофы.

Они используют созданное органическое вещество в пищу, что приводит к возникновению сложных последовательностей синтеза и распада органических веществ.

Это-то и является основой биологического круговорота химических элементов в биосфере.

Стало быть, живые организмы есть важнейшая биохимическая сила, преобразующая земную кору.

Миграция и разделение химических элементов на земной поверхности, в почве, в осадочных породах, атмосфере и гидросфере осуществляются при непосредственном участии живого вещества. Поэтому в геологическом разрезе живое вещество, атмосфера, гидросфера и литосфера — это взаимосвязанные части единой, непрерывно развивающейся планетарной оболочки — биосферы.

2. Газовая функция — способность изменять и поддерживать определённый газовый состав среды обитания и атмосферы в целом.

Преобладающая масса газов на планете имеет биогенное происхождение.

Пример:

кислород атмосферы накоплен за счёт фотосинтеза.

3. Концентрационная функция — способность организмов концентрировать в своём теле рассеянные химические элементы, повышая их содержание по сравнению с окружающей организмы средой на несколько порядков.

Организмы накапливают в своих телах многие химические элементы.

Пример:

среди них на первом месте стоит углерод. углерода в углях по степени концентрации в тысячи раз больше, чем в среднем для земной коры. Нефть — концентратор углерода и водорода, так как имеет биогенное происхождение. Среди металлов по концентрации первое место занимает кальций.

Целые горные хребты сложены из остатков животных с известковым скелетом. Концентраторами кремния являются диатомовые водоросли, радиолярии и некоторые губки, йода — водоросли ламинарии, железа и марганца — особые бактерии.

Позвоночными животными накапливается фосфор, сосредотачиваясь в их костях.

Результат концентрационной деятельности — залежи горючих ископаемых, известняки, рудные месторождения и т. п.

4. Окислительно-восстановительная функция связана с интенсификацией под влиянием живого вещества процессов как окисления благодаря обогащению среды кислородом, так и восстановления прежде всего в тех случаях, когда идёт разложение органических веществ при дефиците кислорода.

Пример:

восстановительные процессы обычно сопровождаются образованием и накоплением сероводорода, а также метана. Это, в частности, делает практически безжизненными глубинные слои болот, а также значительные придонные толщи воды (например, в Чёрном море).

Подземные горючие газы являются продуктами разложения органических веществ растительного происхождения, захороненных ранее в осадочных толщах.

5. Деструктивная функция — разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности как самих остатков органического вещества, так и косных веществ.

Основной механизм этой функции связан с круговоротом веществ. Наиболее существенную роль в этом отношении выполняют низшие формы жизни — грибы, бактерии (деструкторы, редуценты).

6. Транспортная функция — перенос вещества и энергии в результате активной формы движения организмов.

Часто такой перенос осуществляется на колоссальные расстояния, например, при миграциях и кочёвках животных. С транспортной функцией в значительной мере связана концентрационная роль сообществ организмов, например в местах их скопления (птичьи базары и другие колониальные поселения).

7. Средообразующая функция является в значительной мере интегративной (результат совместного действия других функций).

С ней в конечном счёте связано преобразование физико-химических параметров среды. Подробнее о ней см. в разделе «Средообразующая роль живых организмов».

Источники:

Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. 9 класс // ДРОФА.
Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. Общая биология (базовый уровень) 10–11 класс // ДРОФА.

http://ecodelo.org

http://lib4all.ru/base/B3337/B3337Content.php

Источник: https://www.yaklass.ru/p/biologia/obschie-biologicheskie-zakonomernosti/osnovy-ekologii-13908/biosfera-13976/re-95c28a56-c0f0-405a-84e2-b4155d897372

Book for ucheba
Добавить комментарий