Органические вещества, входящие в состав клетки. Функции воды биология 9 класс
Жизненные среды — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс).
В пределах биосферы можно выделить четыре основные среды обитания. Это водная среда, наземно воздушная среда, почва и среда, образуемая самими живыми организмами.
Водная среда
Вода служит средой обитания для многих организмов. Из воды же они получают все необходимые для жизни вещества: пищу, воду, газы. Поэтому, как бы ни были разнообразны водные организмы, все они должны быть приспособлены к главным особенностям жизни в водной среде. Эти особенности определяются физическими и химическими свойствами воды.
Гидробионты (обитатели водной среды) обитают как в пресной, так и в солёной воде и по месту обитания делятся на \(3\) группы:
- планктон — организмы, живущие на поверхности водоёмов и пассивно передвигающиеся за счёт движения воды;
- нектон — активно передвигающиеся в толще воды;
- бентос — организмы, обитающие на дне водоёмов или зарывающиеся в ил.
В толще воды постоянно парит множество мелких растений и животных, ведущих жизнь во взвешенном состоянии. Способность к парению обеспечивается не только физическими свойствами воды, обладающей выталкивающей силой, но и специальными приспособлениями самих организмов, например, многочисленными выростами и придатками, значительно увеличивающими поверхность их тела и, следовательно, повышающими трение об окружающую жидкость.
Плотность тела таких животных, как медузы, очень близка к плотности воды.
Удерживаться в толще воды помогает им к тому же характерная форма тела, напоминающая парашют.
У активных пловцов (рыб, дельфинов, тюленей и др.) веретенообразная форма тела, а конечности в виде ласт.
Их передвижение в водной среде облегчается, кроме того, благодаря особому строению внешних покровов, выделяющих специальную смазку — слизь, снижающую трение о воду.
Вода обладает очень высокой теплоёмкостью, т.е. свойством накапливать и удерживать тепло. По этой причине в воде не бывает резких колебаний температуры, которые часто случаются на суше. Очень глубокие воды могут быть очень холодными, однако благодаря постоянству температуры у животных смог развиться ряд приспособлений, обеспечивающих жизнь даже в этих условиях.
Животные могут жить на огромных океанских глубинах. Растения же выживают только в верхнем слое воды, куда попадает лучистая энергия, необходимая для фотосинтеза. Этот слой называют фотической зоной.
Так как поверхность воды отражает большую часть света, даже в наиболее прозрачных океанских водах толщина фотической зоны не превышает \(100\) м. Животные больших глубин питаются либо живыми организмами, либо останками животных и растений, постоянно опускающимися вниз из верхнего слоя.
Подобно наземным организмам водные животные и растения дышат, им требуется кислород. Количество растворённого в воде кислорода снижается с увеличением температуры. Причём в морской воде кислород растворяется хуже, чем в пресной. По этой причине воды открытого моря тропического пояса бедны живыми организмами. И, наоборот, полярные воды богаты планктоном — мелкими рачками, которыми кормятся рыбы и крупные китообразные.
Очень важен для жизни солевой состав воды. Особенное значение для организмов имеют ионы \(Ca2+\). Моллюскам и ракообразным кальций необходим для построения раковины или панциря. Концентрация солей в воде может сильно изменяться. Вода считается пресной, если в одном её литре содержится менее \(0,5\) г растворенных солей. Морская вода отличается постоянством солености и содержит в среднем \(35\) г солей в одном литре.
Наземно воздушная среда
Наземно воздушная среда, освоенная в ходе эволюции позже водной, более сложна и разнообразна, и её населяют более высокоорганизованные живые организмы.
Наиболее важным фактором жизни обитающих здесь организмов являются свойства и состав окружающих их воздушных масс. Плотность воздуха гораздо ниже плотности воды, поэтому у наземных организмов сильно развиты опорные ткани — внутренний и наружный скелет. Формы движения очень разнообразны: бегание, прыгание, ползание, полёт и др. В воздухе летают птицы и некоторые виды насекомых. Потоки воздуха разносят семена растений, споры, микроорганизмы.
Воздушные массы постоянно находятся в движении. Температура воздуха может меняться очень быстро и на больших пространствах, поэтому живущие на суше организмы имеют многочисленные приспособления, позволяющие выдерживать резкие перепады температуры или избегать их.
Наиболее замечательным из них является развитие теплокровности, возникшее именно в наземно воздушной среде.Важное значение для жизни растений и животных имеет химический состав воздуха (\(78%\) азота, \(21%\) кислорода и \(0,03%\) диоксида углерода). Диоксид углерода, например, является важнейшим сырьевым источником для фотосинтеза. Азот воздуха необходим для синтеза белков и нуклеиновых кислот.
Количество водяных паров в воздухе (относительная влажность) определяет интенсивность процессов транспирации у растений и испарения с кожи некоторых животных. Организмы, живущие в условиях низкой влажности, имеют многочисленные приспособления, предотвращающие сильные потери воды. Так, например, у пустынных растений мощная корневая система, способная насасывать в растение воду с большой глубины. Кактусы запасают воду в тканях и экономно её расходуют. У многих растений для уменьшения испарения листовые пластинки превращены в колючки. Многие пустынные животные в самый жаркий период впадают в спячку, которая может длиться несколько месяцев.
Почва
Почва — это верхний слой суши, преобразованной в результате жизнедеятельности живых существ. Это важный и очень сложный компонент биосферы, тесно связанный с другими её частями. Жизнь почвы необычайно богата. Некоторые организмы проводят в почве всю жизнь, другие — часть жизни. Между частицами почвы имеются многочисленные полости, которые могут быть заполнены водой или воздухом. Поэтому почву населяют как водные, так и воздуходышащие организмы. Огромную роль играет почва в жизни растений.
Условия жизни в почве во многом определяются климатическими факторами, важнейшим из которых является температура. Однако по мере погружения в почву колебания температуры становятся всё менее заметными: быстро затухают суточные, а по мере увеличения глубины и сезонные изменения температур.
Даже на небольшой глубине в почве царит полная темнота. Кроме того, по мере погружения в почву падает содержание кислорода и растет содержание углекислого газа. Поэтому на значительной глубине могут обитать лишь анаэробные бактерии, в то время как в верхних слоях почвы помимо бактерий в обилии встречаются грибы, простейшие, круглые черви, членистоногие и даже относительно крупные животные, прокладывающие ходы и строящие убежища, например кроты, землеройки, слепыши.
Среда, образуемая самими живыми организмами
Тела многих организмов служат жизненной средой для других организмов. Это относится не только к паразитизму, но и к некоторым другим формам взаимоотношений между организмами, о чём более подробно будет сказано в следующих разделах.
Очевидно, что условия жизни внутри другого организма характеризуются большим постоянством по сравнению с условиями внешней среды.
Поэтому организмы, находящие себе место в теле растений или животных, часто полностью утрачивают органы и системы, необходимые свободноживущим видам. У них не развиты органы чувств или органы движения, зато возникают приспособления (часто весьма изощрённые) для удержания в теле хозяина и эффективного размножения.
Источники:
Каменский А. А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Биология. 9 класс // ДРОФАКаменский А. А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Биология. Общая биология (базовый уровень) 10-11 класс // ДРОФА
www.yaklass.ru
§3. Химический состав живого. Вода и минеральные вещества - БИОЛОГИЯ 9 КЛАСС - ОНЛАЙН-УЧЕБНИКИ - Каталог файлов
Рассмотрите рисунок 11. Какие химические элементы распространены в земной коре? Приведите примеры веществ, образованных различными химическими элементами. Какими свойствами обладают эти вещества? Каковы их функции в организмах?
Рис. 11. Распространение элементов: 1 — в земной коре; 2 — в организмах
Живые тела природы состоят из неорганических и органических веществ. К первым относят воду и минеральные вещества. Основную массу органических веществ составляют четыре класса химических соединений — липиды, углеводы, белки и нуклеиновые кислоты.
Химический состав живого. Все организмы имеют сходный химический состав. В них встречается около 60 элементов периодической системы Д.И. Менделеева. Однако, если сравнить количественное содержание этих элементов в живой и неживой природе, то оно существенно различается. В земной коре на долю кислорода и кремния приходится 75% от общей массы элементов. Основу живого составляют четыре элемента — кислород, углерод, водород и азот, на долю которых приходится около 95% (рис. 11).
Рис. 12. Вода в живых телах: 1 — тело медузы на 98% состоит из волы; 2 — в сухих семепах фасоли воды 13—14%
В организмах наиболее распространены 20 химических элементов, которые называют элементами—биогенами. К ним относят водород, кислород, углерод, азот, серу, фосфор, кальций, магний, натрий, калий, хлор, железо. Их содержание в разных организмах колеблется от 2 до 0,01%. > Многие элементы встречаются в живой природе в микроколичествах. К ним относят йод, фтор, бром, цинк, медь, марганец и многие другие.
Вода. Самым распространенным веществом в живых телах природы является вода. Ее содержание колеблется от 60 до 98% от общей массы, что зависит от типа клеток, тканей и организмов (рис. 12).
Биологическое значение воды связано с ее свойствами: полярностью и способностью молекул образовывать водородные связи, большим поверхностным натяжением и высокими температурами плавления и кипения (рис. 13,1).
Наличием водородных связей объясняется и тот факт, что при обычных условиях вода — жидкость. Благодаря водородным связям при замерзании около ОС расстояние между молекулами воды слегка увеличивается. В результате плотность льда уменьшается, и он оказывается легче, чем жидкая вода. Превращаясь в лед в живых клетках и увеличиваясь в объеме, вода может разорвать их стенки и разрушить клетки.
Рис. 13. Вода и ее капиллярные свойства: 1 — водородные связи между молекулами воды; 2 — вода между частицами почвы и ее транспорт в растение
С водородными связями связано и высокое поверхностное натяжение воды. Вода способна слипаться и с другими веществами, чем объясняются ее капиллярные свойства (рис. 13, 2).
Вода обладает высокой теплопроводностью. Благодаря этому свойству тепло быстро и равномерно распределяется по всему объему воды, находящейся в живых клетках, предотвращая перегрев в отдельных местах. При испарении воды происходит существенное охлаждение поверхности, с которой она испаряется. Участие в терморегуляции организмов — еще одна биологическая функция воды.
Вода — универсальный растворитель. Растворимые в воде вещества называют гидрофильными (от греч. гидор — вода, филео — люблю). Неполярные вещества, например бензин, жиры, масла, в воде нерастворимы. Такие вещества называют гидрофобными (от греч. гидор — вода, фобос — страх, боязнь).
Вода служит катализатором (ускорителем) многих реакций и средой, где протекают все химические реакции живого. Водные растворы веществ образуют внутреннюю среду клетки.С водой связан и тпургор (от лат. турге ре — быть набухшим, наполненным) клетки, т. е. напряженное состояние клеточной мембраны, создаваемое давлением внутриклеточной жидкости, которая на 70— 90% состоит из воды. Все свойства и биологические функции воды имеют важное значение для жизни на Земле.
Минеральные вещества. Эти вещества в клетках присутствуют в виде ионов или твердых нерастворимых солей. Они создают кислую либо щелочную реакцию среды в клетках, входят в состав некоторых структур и влияют на протекание в живом различных процессов. Так, ионы кальция (Са2 ) в растениях входят в состав оболочек клеток, у животных — в состав костей и зубов (рис. 14), влияют на свертывание крови. Ионы калия (К ) и натрия (Na~) содействуют проведению нервных импульсов, активизируют деятельность ферментов, влияют на рост растений. Ионы хлора (О ) входят в состав желудочного сока. Ионы магния (Mg2) содержатся в молекулах хлорофилла. Йод является компонентом гормона щитовидной железы — тироксина. Он влияет на обмен веществ в организме. Ионы железа (Fe2) входят в состав гемоглобина и участвуют в переносе кислорода. Медь, марганец, бор участвуют в процессах кроветворения, фотосинтеза, повышают урожайность и влияют на ростовые процессы растений. Фтор входит в состав эмали зубов, при его недостатке развивается кариес, а при избытке — флюороз — размягчение костной ткани. Ионы молибдена, хрома, кобальта, цинка активизируют работу ферментов, влияют на обмен веществ. При нехватке этих элементов могут нарушаться процессы жизнедеятельности организмов.
Рис. 14. Минеральные вещества в живых телах: 1 — карбонат н фосфат кальция входит в состав костей и зубов позвоночных животных; 2 — раковины морских простейших радиолярий построены из сульфата стронция
Упражнения по пройденному материалу
- Какие элементы относят к биогенам?
- Чем определяются уникальные физико-химические свойства воды? Перечислите те из них, которые наиболее важны для организмов.
- Все живое в основном состоит из углерода, а аналог углерода — кремний, содержание которого в земной коре в 300 раз больше, чем углерода, встречается лишь у очень немногих организмов. Объясните этот факт с точки зрения строения, и свойств атомов этих элементов.
xn----btbgfrbtlnb0l8a.xn--p1ai
Билеты и ответы по биологии. 9 класс (анатомия)
Билеты и ответы по биологии. 9 класс(Анатомия).
По учебнику «Биология. Человек.» А.С.Батуев, И.Д. Кузьмина.
Билет №1.
1. Что изучает анатомия человека? Назовите другие науки, изучающие человеческий организм? Стр. 3-4
2. Витамины, их роль в обмене веществ. Способы сохранения витаминов в продуктах питания. §38
Ответы:
1 . Назвать и охарактеризовать научные дисциплины, изучающие человека.
Анатомия - наука о строении и форме целого организма, систем органов и его отдельных органах, его тканей и клеток.
Физиология - наука о жизненных функциях целого организма ,его отдельных клеток, органах и их систем.
Гигиена - наука о сохранении и укрепления здоровья человека, правильной организации его быта, труда и отдыха.
Психология - наука об общих закономерностях психических процессов и индивидуально- личностных свойствах конкретного человека.
2 . Витамины, и их роль в организме человека.
Витамины поступают в организм вместе с пищей животного и растительного происхождения, а некоторые синтезируются в организме человека. Недостаточное количества какого-либо витамина или полное его отсутствие приводит к авитаминозу, если в организме переизбыток витаминов это также приводит к серьезному заболеванию - гипервитаминозу.
Витамины играют большую роль в организме человека, они участвуют в образовании ферментов, ускоряют биохимические процессы, повышают активность ферментов, влияют на деятельность жизненно важных органов, на обмен веществ, на рост, развитие и формирование костей.
Способы сохранения витаминов в продуктах
Сохранение витаминов в продуктах питания зависит от их кулинарной обработки, условий и продолжительности хранения.
Блюдо, приготовленное из свежих овощей, нужно сразу употреблять в пищу, они не подлежат длительному хранению, так как происходит разрушение витаминов и веществ.
При длительной варке большая часть витаминов разрушается. Замороженные овощи также следует сразу помещать в кипящую воду, так как при длительном оттаивании витамины разрушаются. Варить овощи надо недолго, под крышкой в эмалированной посуде. Овощи чистить и нарезать нужно непосредственно перед употреблением, хранить очищенные овощи нельзя, так как например, витамин С разрушается при соприкосновении с воздухом.
Билет №2.
1. Выделение. Какие органы выполняют выделительную функцию? Строение мочевыделительной системы. §40-41
2. Назовите приёмы оказания первой помощи при остановке дыхания, обоснуйте их. Стр91-92
Ответы:
1 . Охарактеризовать строение и функции выделительной системы человека.
Выделительная система - совокупность органов, выводящих из организма человека избыток воды, конечные продукты обмена веществ ( углекислый газ, мочевина, мочевая кислота и др. ), а также соли и чужеродные вещества. Выделительные функции у человека выполняют почки, легкие, печень, толстая кишка, кожа. Легкие удаляют из организма диоксид углерода и воду, печень - желчные пигменты ( продукты расщепления гемоглобина), толстая кишка - соли кальция и тяжелых металлов, кожа - воду, мочевину, соли натрия и др. Однако основным органом выделения являются почки, выводящие воду, мочевину, мочевую кислоту, креатин, соли.
Мочевыделительная система
1) Две бобовидные почки
2) Два мочеточника
3) Мочевой пузырь
4) Мочеиспускательный канал
Функции мочевыделительной системы - выводить продукты обмена веществ в виде мочи.
почка почка
мочеточник мочеточник
мочевой пузырь
мочеиспускательный канал
2 . Приёмы оказания первой помощи при остановке дыхания
В ряде случаев нетрудно устранить причину , мешающую поступлению воздуха в легкие. Своевременно принятые меры приводят к нормализации дыхания пострадавшего. Если этого не произошло и дыхание прекратилось, необходимо немедленно приступить к искусственному дыханию.
Искусственное дыхание
Наиболее просто осуществлять дыхание «рот в рот» или «рот в нос». Пострадавшего кладут на спину, а под лопатки подкладывают валик из одежды. Голову откидывают назад так, чтобы шея с подбородком составляла одну линию. Оказывающий помощь становится на колени сбоку от пострадавшего, поддерживая его голову за темя и под шею. Он сначала делает глубокий вдох, затем свой воздух выдыхает , нагнетая его в рот пострадавшего. Эта процедура осуществляется 12-20 раз в минуту. Если рот пострадавшего открыть не удается , воздух закачивают через нос, зажимая рукой рот. Искусственное дыхание, не прерывая ни на минуту, производят 1-2ч, до восстановления самостоятельного устойчивого дыхания.
При ранениях грудной клетки транспортировка пострадавшего осуществляется в полусидячем положении с наклоном в сторону повреждения или лежа на раненом боку.
При отсутствии пульса продолжается искусственное дыхание и одновременно приступить к проведению наружного массажа сердца. Наружный (прямой) массаж сердца поддерживает кровообращение. Оказывающий помощь накладывает на нижнюю часть груди ( 48) пострадавшего обе руки друг на друга ладонями вниз и ритмично 60-80 раз в минуту надавливает вертикально вниз. После каждого надавливания отнимает руки, чтобы грудная клетка расширялась, а сердце наполнилось кровью.
Целесообразнее оказывать помощь вдвоем поочередно, делая массаж сердца и искусственное дыхание, меняясь через 5-10 мин, причем одно вдувание и 5 надавливаний. Если один - после 2 глубоких вдуваний - 15 надавливаний на грудную клетку.
Билет №3
1. Каково значение воды и минеральных солей в организме человека ? Их источники ? Стр116
2. Рассмотрите под микроскопом готовые микропрепараты тканей и найдите среди них мышечные.____
Ответы:
1. Минеральные соли - хлорид натрия, хлорид калия и др. -
играют важную роль в распределении воды между клетками и
межклеточным веществом. Отдельные химические элементы:
кислород, водород, азот, сера, железо, магний, цинк, йод,
фосфор участвуют в создании жизненно важных органических
соединений.
Значение и функции воды:
1) Универсальный растворитель
2) Транспортировка: вода обеспечивает транспорт (передвижение) веществ в организме.
3) Терморегуляторная- предохраняет организм от перегрева и переохлаждения.
4) Необходима для гидролиза и окисления белков, углеводов, жиров (высокомолекулярных органических соединений).
5) Функции воды во многом определяются химической природой (дипольный характер строения молекул, полярность молекул и способность образовать водородные связи).
Значение воды в организме очень велико. Вода необходима для растворения большинства химических соединений, находящихся в организме. Переработка различных питательных веществ и выделение продуктов распада возможны только при достаточном количестве воды. Вода составляет около 65% массы в организме. Значительное количество воды человек выделяет вместе с мочой, потом, а так же в виде водяных паров , содержащихся в выдыхаемом воздухе. Эти потери должны пополняться ежедневным введением в организм 1-2 литров воды. Однако это количество зависит от выполняемой человеком работы и температуры окружающего воздуха. Например летом, когда потовыделение усилиться, организму нужно больше воды чем зимой, когда выделение пота уменьшается.
Вода - преобладающий компонент всех живых организмов.
Источниками в организме человека воды и минеральных солей в основном являются пища и напитки.
2. Ткань - это группа клеток и межклеточное вещество,
объединенные общим строением, функцией и происхождением. В
теле человека различают четыре основных типа тканей:
эпителиальную (покровную), соединительную, мышечную и нервную,
Мышечная ткань
Эта ткань образована мышечными волокнами . В их цитоплазме находятся тончайшие нити, способные к сокращению. Выделяют гладкую и поперечнополосатую мышечную ткань. Поперечнополосатой ткань называется потому, что её волокна имеют поперечную исчерченность, представляющую собой чередование светлых и темных участков-полосок.
Гладкая мышечная ткань входит в состав стенок внутренних органов (желудок, кишки, мочевой пузырь, кровеносные сосуды).
Поперечнополосатая мышечная ткань подразделяется на скелетную и сердечную. Скелетная мышечная ткань состоит из волокон вытянутой формы, достигающих в длину 10-12см.
Сердечная мышечная ткань, так же как и скелетная, имеет поперечную исчерченность. Однако в отличие от скелетной мышцы здесь есть специальные участки, где мышечные волокна смыкаются. Благодаря такому строению сокращение одного волокна быстро передается соседним. Это обеспечивает одновременность сокращения больших участков сердечной мышцы.
Билет №4
1. Обмен веществ, определение, этапы, значение для организма . §37
2. Используя муляж или таблицу с изображением головного мозга, покажите его отделы и расскажите об их значении.____
Ответы:
1. Описать механизм передвижения веществ в организме человека.
Между организмом и окружающей его средой непрерывно происходит обмен веществами и энергией. Обмен веществ с внешней средой начинается с поступлением в организм воды и пищевых продуктов. в пищеварительном канале часть веществ расщепляется до более простых, которые переходят во внутреннюю среду организма - в кровь и лимфу. с кровью вещества попадают в клетки там с ними происходят процессы химических превращений: биосинтез свойственных организму белков, жиров, углеводов и расщепление некоторых органических соединений. Превращения происходят под действием ферментов, регулируется нервно-гуморальным путем. Выделение конечных продуктов обмена веществ происходит с мочой, калом, потом и выдыхаемым воздухом.
mirznanii.com
Структурная организация живых организмов. Химическая организация клетки
2. Неорганические вещества, водящие в состав клетки
Вопрос 1. Какие химические элементы составляют большую часть массы клетки?
Около 98 % массы клетки образуют четыре элемента: водород, кислород, углерод и азот. Это главные компоненты всех органических соединений. Вместе с серой и фосфором, являющимися необходимыми компонентами молекул биологических полимеров (от греч. полис – много, мерос – часть) – белков и нуклеиновых кислот, их часто называют биоэлементами.
Вопрос 2. Что такое микроэлементы? Приведите примеры и охарактеризуйте их биологическое значение.
Все остальные элементы (цинк, медь, йод, фтор, кобальт, марганец, молибден, бор и др.) содержатся в клетке в очень малых количествах. Общий их вклад в её массу – всего 0,02 %. Поэтому их называют микроэлементами. Однако и они имеют жизненно важное значение. Микроэлементы входят в состав ферментов, витаминов и гормонов – веществ, обладающих большой биологической активностью. Так, йод входит в состав гормона щитовидной железы – тироксина; цинк – в состав гормона поджелудочной железы – инсулина; кобальт – необходимый компонент витамина В12.
Микроэлементы нужны в биотических дозах и их недостаток или избыток в поступлении в организм сказываются на изменении обменных процессов и др. Минеральные вещества играют огромную физиологическую роль в организме человека и животных, входят в состав всех клеток и соков, обусловливают структуру клеток и тканей; в организме они необходимы для обеспечения всех жизненных процессов дыхания, роста, обмена веществ, образования крови, кровообращении, деятельности центральной нервной системы и оказывают влияние на коллоиды тканей и ферментативные процессы. Они входят в состав или активируют до трехсот ферментов.
Марганец (Мn). Марганец содержится во всех органах и тканях человека. Особенно много его в коре мозга, сосудистых системах. Марганец участвует в белковом и фосфорном обмене, в половой функции и в функции опорно-двигательного аппарата, участвует в окислительно-восстановительных процессах, при его участии происходят многие ферментативные процессы, а также процессы синтеза витаминов группы В и гормонов. Дефицит марганца сказывается на работе центральной нервной системы и стабилизации мембран нервных клеток, на развитии скелета, на кроветворении и реакциях иммунитета, на тканевом дыхании. Печень - депо марганца, меди, железа, но с возрастом содержание их в печени снижается, но потребность их в организме остается, возникают злокачественные заболевания, сердечно-сосудистые и др. Содержание марганца в пищевом рационе 4...36 мг. Суточная потребность 2-10 мг. Содержится в рябине обыкновенной, шиповнике коричневом, яблоне домашней, абрикосе, винограде винном, женьшене, клубнике, инжире, облепихе, а также хлебопродуктах, овощах, печени, почках.
Бром (Вr). Наибольшее содержание брома отмечают в мозговом веществе, почках, щитовидной железе, ткани головного мозга, гипофизе, крови, спинномозговой жидкости. Соли брома участвуют в регуляции деятельности нерв ной системы, активируют половую функцию, увеличивая объем эякулята и количество сперматозоидов в нем. Бром при чрезмерном накоплении угнетает функцию щитовидной железы, препятствуя поступлению в нее йода, вызывает кожное заболевание бромодерму и угнетение центральной нервной системы. Бром входит в состав желудочного сока, влияя (наряду с хлором) на его кислотность. Рекомендуемая суточная потребность брома взрослым человеком составляет около 0,5-2,0 мг. Содержание брома в суточном пищевом рационе 0,4-1,1 мг. Основным источником брома в питании человека являются хлеб и хлебопродукты, молоко и молочные продукты, бобовые - чечевица, фасоль, горох.
Медь (Си). Медь влияет на рост и развитие живого организма, участвует в деятельности ферментов и витаминов. Главной биологической функцией ее является участие в тканевом дыхании и кроветворении. Медь и цинк усиливают действие друг друга. Дефицит меди вызывает нарушение образования гемоглобина, развивается анемия, нарушается психическое развитие. Возникает потребность в меди при всяком воспалительном процессе, эпилепсии, анемии, лейкозе, циррозе печени, инфекционных заболеваниях. Нельзя кислые пищевые продукты или напитки держать в медной или латунной посуде. Избыток меди оказывает на организм токсическое действие, могут возникнуть рвота, тошнота, понос. Содержание меди в суточном пищевом рационе 2-10 мг и накапливается преимущественно в печени, костях. Во всех витаминах с микроэлементами медь содержится в пределах нормы, в растительных - айва (1,5 мг %). рябина, яблоня домашняя, абрикос обыкновенный, инжир, крыжовник, ананас - 8,3 мг % на 1 кг, хурма до 0,33 мг %.
Никель (Ni). Никель обнаружен в поджелудочной железе, гипофизе. Наибольшее содержание обнаруживается в волосах, коже и органах эктодермального происхождения. Подобно кобальту никель благотворно влияет на процессы кроветворения, активирует ряд ферментов. При избыточном поступлении никеля в организм в течение длительного времени отмечаются дистрофические изменения в паренхиматозных органах, нарушения со стороны сердечнососудистой системы, нервной и пищеварительной систем, изменения в кроветворении, углеводном и азотистом обмене, нарушении функции щитовидной железы и репродуктивной функции. Много никеля в растительных продуктах, морской рыбе и продуктах моря, печени.
Кобальт (Со). В организме человека кобальт выполняет разнообразные функции, в частности оказывает влияние на обмен веществ и рост организма, и принимает непосредственное участие в процессах кроветворения; он способствует синтезу мышечных белков, улучшает ассимиляцию азота, активизирует ряд ферментов, участвующих в обмене веществ; является незаменимым структурным компонентом витаминов группы В, способствует усвоению кальция и фосфора, понижает возбудимость и тонус симпатической нервной системы. Содержание в суточном пищевом рационе 0,01-0,1 мг. Потребность 40-70 мкг. Кобальт содержится в плодах яблони домашней, абрикоса, винограда винного, клубнике, орехе грецком, молоке, хлебопродуктах, овощах, говяжьей печени, бобовых.
Цинк (Zn). Цинк участвует в деятельности более 20 ферментов, является структурным компонентом гормона поджелудочной железы, влияет на развитие, рост, половое развитие мальчиков, центральную нервную систему. Недостаток цинка ведет к инфантильности у мальчиков и к заболеваниям центральной нервной системы. Считается, что цинк канцерогенный, поэтому его влияние на организм зависит от дозы. Содержание в суточном пищевом рационе 6-30 мг. Суточная доза цинка 5-20 мг. Содержится в субпродуктах, в мясных продуктах, не шлифованном рисе, грибах, устрицах, других морских продуктах, дрожжах, яйцах, горчице, в семенах подсолнуха, хлебопродуктах, мясе, овощах, а также содержится в большинстве лекарственных растений, в плодах яблони домашней.
Молибден (Мо). Молибден входит в состав ферментов, оказывает влияние на вес и рост, препятствует кариесу зубов, задерживает фтор. При недостатке молибдена происходит замедление роста. Содержание в суточном пищевом рационе 0,1-0,6 мг. Суточная доза молибдена - 0,1-0,5 мг Молибден присутствует в рябине черноплодной, яблоне домашней, бобовых, печени, почках, хлебопродуктах.
Селен (Se). Селен принимает участие в обмене серосодержащих аминокислот и предохраняет витамин Е от преждевременного разрушения, защищает клетки от свободных радикалов, но большие дозы селена могут быть опасными и принимать пищевые добавки с селеном нужно только по рекомендации врача. Суточная доза селена 55 мкг. Основной причиной дефицита селена является его недостаточное поступление с пищей, особенно с хлебом и хлебобулочными и мучными изделиями.
Хром (Сr). В последние годы доказана роль хрома в углеводном и жировом обмене. Оказалось, что нормальный углеводный обмен невозможен без органического хрома, содержащегося в натуральных углеводных продуктах. Хром участвует в образовании инсулина, регулирует сахар в крови и жировой обмен, снижает уровень холестерина в крови, защищает сосуды сердца от склеротизирования, препятствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний. Недостаток хрома в организме может привести к ожирению, задержке жидкости в тканях и повышению артериального давления. Половина населения земли испытывает дефицит хрома из-за рафинирован ной пищи. Ежедневная суточная норма хрома 125 мкг. В ежедневном рационе питания должны быть сведены к минимуму рафинированные, очищенные продукты - белая мука и изделия из нее, белый сахар, соль, каши быстрого приготовления, разнообразные хлопья зерновых. Необходимо включить в питание натуральные нерафинированные продукты, содержащие хром: хлеб из цельного зерна, каши из натурального зерна (гречки ядрицы, неочищенного риса, овса, пшена), субпродукты (печень, почки и сердце животных и птиц) рыбу и морепродукты. Хром содержат желтки куриных яиц, мед, орехи, грибы, коричневый сахар. Из круп больше всего хрома содержит перловка, затем гречка, из овощей много хрома в свекле, редисе, из фруктов - в персиках. Хороший источник хрома и других микроэлементов - пивные дрожжи, пиво, сухое красное вино. Соединения хрома обладают высокой степенью летучести, происходит значительная потеря хрома при варке продуктов.
Йод (J). Йод принимает участие в образовании гормона щитовидной железы - тироксина. При недостаточном поступлении йода развивается заболевание щитовидной железы (зоб эндемический). При недостатке йода в пищевых продуктах, главным образом в воде, применяют йодированную соль и лекарственные препараты йода. Избыток поступления йода в организм приводит к развитию гипотиреоза. Содержание в суточном пищевом рационе 0,04-0,2 мг. Суточная потребность в йоде 50-200 мкг. Йод находится в рябине черноплодной, до 40 мг %, груше обыкновенной до 40 мг %, фейхоа 2-10 мг % на 1 кг, молоке, овощах, мясе, яйцах, морской рыбе.
Литий (Li). Литий обнаружен в крови человека. Соли лития с остатками органических кислот применяются для лечения подагры. В основе подагры лежит нарушение пуринового обмена с недостаточным выделением мочекислых солей, вызывающее повышенное содержание мочевой кислоты в крови и отложение её солей в суставах и тканях организма. Развитию подагры способствует избыточное питание продуктами, богатыми пуриновыми основаниями (мясо, рыба и пр.), злоупотребление алкоголем, сидячий образ жизни. Карбонат лития применяется в гомеопатии при расстройствах окислительных процессов в организме с явлениями мочекислого диатеза и подагры.
Кремний (Si). Кремний находится в плазме крови, как и железо, он нужен для образования эритроцитов. Соединения кремния необходимы для нормального развития и функционирования соединительной и эпителиальной тканей. Он способствует биосинтезу коллагенов и образованию костной ткани (после перелома количество кремния в костной мозоли увеличивается почти в 50 раз). Полагают, что присутствие кремния в стенках сосудов препятствует проникновению в плазму крови липидов и их отложению в сосудистой стенке, что соединения кремния необходимы для нормального протекания процессов липидного обмена. Суточная потребность в диоксиде кремния составляет 20-30 мг. Кремний обнаружен в коже, волосах, щитовидной железе, гипофизе, надпочечниках, легких, меньше всего в мышцах и крови. Источником его является вода и растительные пищевые продукты. Наибольшее количество кремния содержится в корневых овощах, фруктах: абрикосах, бананах, вишнях, клубнике, землянике, овсе, огурцах, пророщенных зернах злаков, в цельном зерне пшеницы, просе, питьевой воде. Недостаток кремния приводит к ослаблению кожи и волос. Пыль кремнийсодержащих неорганических соединений может вызвать развитие заболевания легких - силикоз. Повышенное поступление кремния в организм может вызвать нарушение фосфорно-кальциевого обмена, образование мочевых камней.
Сера (S). В организме человека сера участвует в образовании кератина белка, находящегося в суставах, волосах и ногтях. Сера входит в состав почти всех белков и ферментов в организме, участвует в окислительно-восстановительных реакциях и других метаболических процессах, способствует секреции желчи в печени. Много серы содержится в волосах. Атомы серы входит в состав тиамина и биотина-витаминов группы В, а также в состав жизненно важных аминокислот - цистеина и метионина. Дефицит серы в организме человека встречается очень редко - при недостаточном употреблении продуктов, содержащих белок. Физиологическая потребность в сере не установлена.
Фториды (F-). Содержание в пищевом рационе 0,4-0,8 мг. Суточная потребность фторидов 2-3 мг. Преимущественно накапливается в костях и зубах. Фториды применяются от кариеса зубов, стимулируют кроветворение и иммунитет, участвуют в развитии скелета. Избыток фторидов дает крапчатость зубной эмали, вызывает заболевание флюороз, подавляет защитные силы организма. В организм фтор поступает с пищевыми продуктами, из которых наиболее богаты им овощи и молоко. В составе пищи человек получает около 0,8 мг фтора, остальное его количество должно поступать с питьевой водой.
Серебро (Аg). Серебро - микроэлемент, являющийся необходимой составной частью тканей любого живого организма. В суточном рационе человека должно содержаться в среднем около 80 мкг серебра. Исследования показали, что даже длительное употребление человеком питьевой воды, содержащей 50 мкг на литр серебра, не вызывает нарушений функции органов пищеварения и каких- либо патологических сдвигов в состоянии организма в целом. Такое явление, как дефицит серебра в организме, нигде не описано. Бактерицидные свойства серебра общеизвестны. В официальной медицине широко применяются препараты коллоидного серебра и нитрат серебра. В организме человека серебро обнаружено в мозге, железах внутренней секреции, печени, почках и костях скелета. В гомеопатии серебро применяется как в элементарном виде серебро металлическое, так и в виде нитрата серебра. Препараты серебра в гомеопатии обычно назначают при упорных и длительных заболеваниях, сильно истощающих нервную систему. Однако физиологическая роль серебра в организме человека и животных изучена недостаточно.
Вопрос 3. Каковы особенности пространственной организации молекулы воды, обусловливающие её биологическое значение?
Функции воды во многом определяются её химическими и физическими свойствами. Эти свойства связаны главным образом с малыми размерами молекул воды и их полярностью, а также способностью соединяться друг с другом водородными связями.
Одна часть молекулы воды несёт небольшой положительный заряд, а другая – отрицательный. Такую молекулу называют диполем. Положительно заряженные части одной молекулы воды притягивают к себе отрицательно заряженные части других молекул, молекулы воды как будто склеиваются. Эти взаимодействия, более слабые, чем ионные связи, называют водородными связями. Вода – превосходный растворитель для полярных веществ, участвующих в обменных процессах.
Вопрос 4. Какие минеральные соли входят в состав живых организмов?
Большая часть неорганических веществ клетки находится в виде солей – либо в состоянии ионов, либо в виде твёрдой нерастворимой соли. Среди первых большое значение имеют катионы К+, Na+, Ca2+, которые обеспечивают такое важнейшее свойство живых организмов, как раздражимость.
Концентрация катионов и анионов в клетке и в окружающей её среде резко различна. Внутри клетки превалируют ионы К+ и крупные органические ионы, в околоклеточных жидкостях всегда больше ионов Na+ и Cl-. Вследствие этого образуется разность зарядов внешней и внутренней поверхностей мембраны клетки, между ними возникает разность потенциалов, обуславливающая такие важные процессы как передача возбуждения по нерву или мышце.
Соединения азота, фосфора, кальция и другие неорганические вещества служат источником строительного материала для синтеза органических молекул (аминокислот, белков, нуклеиновых кислот и др.) и входят в состав ряда опорных структур клетки и организма.
Некоторые неорганические ионы (например, ионы кальция и магния) являются активаторами и компонентами многих ферментов, гормонов и витаминов. При недостатке этих ионов нарушаются жизненно важные процессы в клетке.
Вопрос 5. Какие вещества обусловливают буферные свойства клетки? От концентрации солей внутри клетки зависят буферные свойства клетки.
Буферностью называют способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию своего содержимого на постоянном уровне. Внутри клетки буферность обеспечивается главным образом анионами h3PO4− и НРО42−. Во внеклеточной жидкости и в крови роль буфера играют Н2СО3 и HCO3−. Анионы слабых кислот и слабые щёлочи связывают ионы водорода и гидроксил-ионы (ОН−), благодаря чему реакция внутри клетки, т. е. величина рН, практически не меняется.
Вопрос 6. Согласны ли вы с утверждением, что вода — колыбель всего живого? Объясните, почему жизнь зародилась именно в водной среде.
Все экологические ниши, пригодные для жизни, заняты биосферой. Возникла биосфера одновременно с возникновением жизни на Земле, первоначально (около 4 млрд. лет тому назад) в виде примитивных биоценозов (протобиоценозов) в первичном Мировом океане.
Только благодаря очень медленному процессу эволюции отдельные виды, получившие название амфибий, смогли покинуть водную среду и частично приспособиться к жизни на суше. Дальнейшие адаптационные процессы позволили некоторым из этих земноводных навсегда покинуть водное пространство и сделать сушу постоянной средой своего обитания. Прямое доказательство того, что вода - первоначальная среда обитания живых организмов, было получено при изучении состава плазмы крови (ее жидкого компонента) и внеклеточной жидкости различных животных. Данные жидкости по своему составу близки к морской воде.
Вопрос 7. Предложите свою классификацию химических элементов, входящих в состав живых организмов.
Можно предложить следующую классификацию химических элементов, входящий в состав клетки:
1. Элементы 1 порядка (водород, кислород, углерод и азот)
2. Элементы 2 порядка (цинк, бор, медь, йод, железо, марганец)
Вопрос 8. Составьте и заполните таблицу «Химические элементы и их значение в живой природе».
resheba.com
Органические вещества, входящие в состав клетки. Биология 9 класс Мамонтов
Вопрос 1. Назовите основные группы органических веществ, входящих в состав клетки.
Органические соединения составляют в среднем 20–30 % массы клетки живого организма. К ним относятся биологические полимеры – белки, нуклеиновые кислоты и углеводы, а также жиры и ряд небольших молекул – гормоны, пигменты, аминокислоты, простые сахара, нуклеотиды и т. д. Разные типы клеток содержат разные количества органических соединений.
Вопрос 2. Из каких простых органических соединений состоят белки?
Белки – это высокомолекулярные полимерные соединения, мономером которых служат аминокислоты.
Вопрос 3. Составьте схему «Функции белков в клетке».
Функции белков в клетке многообразны. Одна из важнейших — строительная функция: белки входят в состав всех клеточных мембран и органоидов клетки, а также внеклеточных структур. Для обеспечения жизнедеятельности клетки исключительно важное значение имеет каталитическая, или. ферментативная, роль белков. Биологические катализаторы, или ферменты, — это вещества белковой природы, ускоряющие химические реакции в десятки и сотни тысяч раз.
Ферментам свойственны некоторые черты, отличающие их от катализаторов неорганической природы. Во-первых, один фермент катализирует только одну реакцию или один тип реакций, т. е. биологический катализ специфичен. Во-вторых, активность ферментов ограничена довольно узкими температурными рамками (35— 45 °С), за пределами которых их активность снижается или исчезает. В-третьих, ферменты активны при физиологических значениях рН, т. е. в слабощелочной среде. Еще одно важное отличие ферментов от неорганических катализаторов: биологический катализ протекает при нормальном атмосферном давлении.
Все это определяет ту важную роль, которую ферменты играют в живом организме. Практически все химические реакции в клетке протекают с участием ферментов. Двигательная функция живых организмов обеспечивается специальными сократительными белками. Эти белки участвуют во всех видах движения, к которым способны клетки и организмы: мерцание ресничек и биение жгутиков у простейших, сокращение мышц у многоклеточных животных и пр. Транспортная функция белков заключается в присоединении химических элементов (например, кислорода) или биологически активных веществ (гормонов) и переносе их к различным тканям и органам тела.
При поступлении в организм чужеродных белков или микроорганизмов белые кровяные тельца лейкоциты— образуют особые белки — антитела. Они связывают и обезвреживают не свойственные организму вещества — это защитная функция белков. Белки служат также источником энергии в клетке, т. е. выполняют энергетическую функцию. При полном расщеплении 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии.
Вопрос 4. Какие химические соединения называют углеводами?
Углеводы, обширная группа природных органических соединений, химическая структура которых часто отвечает общей формуле Cm(h3O)n (т. е. углерод вода, отсюда название).
Вопрос 5. Назовите основные функции углеводов. Какие клетки и почему наиболее богаты углеводами?
Углеводы выполняют две основные функции: строительную и энергетическую. Например, целлюлоза образует стенки растительных клеток; сложный полисахарид хитин — главный структурный компонент наружного скелета членистоногих. Строительную функцию хитин выполняет и у грибов. Углеводы играют роль основного источника энергии в клетке. В процессе окисления 1 г углеводов освобождается 17,6 кДж энергии. Крахмал у растений и гликоген у животных, откладываясь в клетках, служит энергетическим резервом.
Вопрос 6. Вспомните из предыдущих курсов биологии, какую функцию выполняет глюкоза в организме человека. Какое количество глюкозы в крови является нормой? Чем опасно резкое снижение концентрации глюкозы в плазме крови?
Глюкоза крови является непосредственным источником энергии в организме. Быстрота ее распада и окисления, а также возможность быстрого извлечения из депо обеспечивают экстренную мобилизацию энергетических ресурсов при стремительно нарастающих затратах энергии в случаях эмоционального возбуждения, при интенсивных мышечных нагрузках и др.
Уровень глюкозы в крови составляет 3,3—5,5 ммоль/л и является важнейшей гомеостатической константой организма. Особенно чувствительной к понижению уровня глюкозы в крови (гипогликемия) является ЦНС. Незначительная гипогликемия проявляется общей слабостью и быстрой утомляемостью. При снижении уровня глюкозы в крови до 2,2—1,7 ммоль/л (40— 30 мг%) развиваются судороги, бред, потеря сознания, а также вегетативные реакции: усиленное потоотделение, изменение просвета кожных сосудов и др. Это состояние получило название «гипогликемическая кома». Введение в кровь глюкозы быстро устраняет данные расстройства.
Вопрос 7. Объясните, почему термины «жиры» и «липиды» не являются синонимами.
Липиды — разнородная группа углеводород-содержащих органических веществ. Сложные природные и синтетические соединения, объединяемых общим свойством — хорошей растворимостью в неполярных органических растворителях (таких, как эфир и хлороформ) и очень малой растворимостью в воде. Липидам отводится важная роль в формировании биологических мембран, других сторонах жизнедеятельности организмов.
Не следует путать понятия, считая липиды синонимом слова жир, жиры (триглицериды) - лишь один из важных подклассов липидов.
Вопрос 8. Какие функции выполняют липиды? В каких клетках и тканях их особенно много?
Основная функция жиров – служить энергетическим резервуаром. Калорийность липидов выше энергетической ценности углеводов. В ходе расщепления 1 г жиров до СO2 и Н2O освобождается 38,9 кДж энергии. Содержание жира в клетке колеблется в пределах 5–15 % от массы сухого вещества. В клетках жировой ткани количество жира возрастает до 90 %. В организме животных, впадающих в спячку, накапливается избыток жира, у позвоночных животных жир откладывается ещё и под кожей – в так называемой подкожной клетчатке, где он служит для теплоизоляции. Одним из продуктов окисления жиров является вода. Эта метаболическая вода очень важна для обитателей пустынь. Так, жир, которым заполнен горб верблюда, служит в первую очередь не источником энергии (как часто ошибочно полагают), а источником воды.
Очень важную роль для живых организмов играют фосфолипиды, являющиеся компонентами мембран, т. е. выполняющие строительную функцию.
Из липидов можно отметить также воск, который используется у растений и животных в качестве водоотталкивающего покрытия. Из воска пчёлы строят соты. Широко представлены в животном и растительном мире стероиды – это желчные кислоты и их соли, половые гормоны, витамин D, холестерол, гормоны коры надпочечников и т. д. Они выполняют ряд важных биохимических и физиологических функций.
Вопрос 9. Откуда в организме берётся метаболическая вода?
Метаболическая, или эндогенная, вода образуется в организме в результате большого количества биохимических превращений. Наибольшее ее количество образуется при окислении углеводов и жиров. Например, при расщеплении 100 г жира выделяется не только значительное количество энергии, но и 134 мл эндогенной воды. Такое свойство жиров позволяет многим животным (амфибиям, рептилиям и млекопитающим) в неблагоприятный сезон года впадать в спячку и не вести активный образ жизни. Это же качество жира делает возможным трансокеанские перелеты некоторых бабочек (махаон).
Вопрос 10. Что такое нуклеиновые кислоты? Какие типы нуклеиновых кислот вы знаете? Чем отличаются РНК и ДНК?
Нуклеиновые кислоты – это полимеры, построенные из огромного числа мономерных единиц, называемых нуклеотидами.
Различают два типа нуклеиновых кислот. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – двуцепочечный полимер с очень большой молекулярной массой. В одну молекулу могут входить 108 и более нуклеотидов. ДНК несёт в себе закодированную информацию о последовательности аминокислот в белках, синтезируемых клеткой, и обладает способностью к воспроизведению.
Рибонуклеиновая кислота (РНК), в отличие от ДНК, бывает в большинстве случаев одноцепочечной. Существует несколько видов РНК: информационные (иРНК), транспортные (тРНК) и рибосомальные (рРНК). Они различаются по структуре, величине молекул, расположению в клетке и выполняемым функциям.
Вопрос 11. Сравните химический состав живых организмов и тел неживой природы. Какие выводы можно сделать на основе этого сравнения?
Тела живой и неживой природы состоят из одинаковых химических элементов. В состав живых организмов входят неорганические вещества - вода и минеральные соли. Жизненно важные многочисленные функции воды в клетке обусловлены особенностями ее молекул: их полярностью, способностью образовывать водородные связи. Все это говори об общности и единстве живой и неживом природы.
Вопрос 12. Какие особенности строения атома углерода обусловливают его ключевую роль в формировании молекул органических веществ?
Большинство окружающих нас веществ - органические соединения. Это ткани животных и растений, наша пища, лекарства, одежда (хлопчатобумажные, шерстяные и синтетические волокна), топливо (нефть и природный газ), резина и пластмассы, моющие средства. В настоящее время известно более 10 млн. таких веществ, и число их каждый год значительно возрастает благодаря тому, что учёные выделяют неизвестные вещества из природных объектов и создают новые, не существующие в природе соединения.
Такое многообразие органических соединений связано с уникальной особенностью атомов углерода образовывать прочные ковалентные связи, как между собой, так и с другими атомами. Атомы углерода, соединяясь друг с другом как простыми, так и кратными связями, могут образовывать цепочки практически любой длины и циклы. Большое разнообразие органических соединений связано также с существованием явления изомерии.
resheba.com
§46. Структура биосферы и функции ее живого вещества - БИОЛОГИЯ 9 КЛАСС - ОНЛАЙН-УЧЕБНИКИ - Каталог файлов
Рассмотрите рисунок 225. В каких средах жизни на нашей планете распространены организмы? Приведите примеры организмов, обитающих в водной, наземно-воздушной, почвенной и организменной средах жизни. Подумайте, чем ограничено распространение организмов на Земле?
Биосфера (от греч. биос — жизнь и сфера — шар) — оболочка Земли, населенная и активно преобразуемая организмами. В ней постоянно происходят круговороты веществ и превращение энергии, поддерживающие ее существование.
Заслуга создания целостного учения о биосфере, ее границах, составе и функциях живого вещества принадлежит русскому ученому Владимиру Ивановичу Вернадскому (рис. 224). Согласно его взглядам, биосфера включает совокупность всех организмов и их остатков, а также части атмосферы, гидросферы и литосферы, населенные организмами или несущие следы их жизнедеятельности.
Рис. 224. Владимир Иванович Вернадский (1863—1945)
Границы биосферы. Границы биосферы определяются областью распространения организмов в геологических оболочках Земли — атмосфере, гидросфере и литосфере (рис. 225).
Рис. 225. Границы биосферы в геологических оболочках Земли
Верхняя граница биосферы проходит в атмосфере, в среднем, на высоте 25—27 км, и определяется нарастанием с высотой ультрафиолетовой солнечной радиации. Отдельные споры бактерий и грибов обнаружены на высоте до 40 км. Нижняя граница биосферы проходит в литосфере на глубине 4 км и определяется нарастающей температурой горных пород и подземных вод (на глубине 3 км температура Земли около +100°С). В гидросфере жизнь проникает на всю глубину Мирового океана (до 11 км), поскольку температура воды на дне океанических впадин около 0°С.
В атмосфере населен организмами в основном ее нижний слой — тропосфера. Здесь встречаются различные обитатели Земли, живущие на поверхности почвы и поднимающиеся над ней. В литосфере населен главным образом почвенный слой. Например, здесь обитают бактерии, простейшие, черви, клещи, насекомые, мелкие млекопитающие. Гидросфера представлена различными солеными и пресными водоемами. Население гидросферы составляют организмы, живущие в толще воды, например, одноклеточные водоросли, медузы, мелкие ракообразные, рыбы, китообразные и на дне водоемов, например, многоклеточные водоросли, кораллы, черви, крупные ракообразные, моллюски.
Состав биосферы. В составе биосферы В.И. Вернадский в основном выделял живое, биогенное и косное вещества (рис. 226).
Рис. 226. Основные компоненты биосферы и взаимосвязи между ними
Живое вещество биосферы представлено совокупностью всех организмов нашей планеты, выраженное в биомассе и энергии. Живое вещество распределено в биосфере неравномерно. Наиболее высока его концентрация на границах основных сред жизни — в почве, в поверхностных слоях Мирового океана, на дне водоемов.
Биогенное вещество биосферы образовано соединениями и полезными ископаемыми (известняк, нефть, газ, уголь, торф), созданными и перерабатываемыми организмами.
Косное вещество биосферы представлено горными породами вулканического происхождения и минералами, возникшими в результате геологических процессов без участия организмов.
Живое вещество биосферы и его функции. Биомасса всех организмов нашей планеты составляет 24 000 000 000 т сухого вещества, которое содержит запас 30 000 000 000 000 000 000 000 Дж энергии. Причем, 90% от этого количества составляют наземные растения и животные, обладающие значительно большей биомассой, чем все обитатели воды.
Живое вещество биосферы выполняет ряд геохимических функций, среди которых важнейшими являются газовая, концентрационная и окислительно-восстановительная.
Газовая функция живого вещества состоит в том, что, потребляя и выделяя газообразные вещества, организмы поддерживают постоянство газового состава атмосферы. Так, кислород является продуктом фотосинтеза, а углекислый газ — продуктом дыхания организмов. Подземный горючий газ метан образуется при разложении органических веществ, связанных с деятельностью ме-танообразующих бактерий.
Концентрационная функция живого вещества обусловлена накоплением в телах организмов ряда химических элементов (углерода, водорода, кислорода, кремния, фосфора) и соединений. Так, карбонат кальция откладывается в костях, зубах и раковинах животных; кремнезем концентрируют хвощи, а йод накапливают морские бурые водоросли (рис. 227).
Рис. 227. Концентрационная функция живого вещества биосферы
Окислительно-восстановительная функция живого вещества заключается в окислении и восстановлении в процессе жизнедеятельности организмов ряда химических соединений. Например, при фотосинтезе зеленые растения восстанавливают углекислый газ до углеводов, а при дыхании углеводы окисляются организмами до углекислого газа и воды.
Среди функций живого вещества в биосфере В.И. Вернадский в самостоятельную выделил биогеохимическую деятельность человека. Она проявляется в использовании человеком для нужд промышленности, транспорта, сельского хозяйства все возрастающего количества косного, биогенного и живого веществ нашей планеты. Влияние человека на биосферу в современную эпоху достигает планетарного масштаба. Биогеохимические циклы круговорота веществ и потоки энергии, связанные с хозяйственной деятельностью человека, более чем в два раза превышают естественные процессы. Промышленностью созданы новые химические соединения, которые не вовлекаются в круговорот веществ, а накапливаются и загрязняют атмосферу, литосферу и гидросферу.
Таким образом, живое вещество биосферы является самым активным ее компонентом, активно воздействующим и преобразующим облик Земли. На современном этапе развития биосферы главной силой, определяющей ее дальнейшее существование и развитие, стало человечество.
Упражнения по пройденному материалу
- Дайте определение биосферы. С именем какого ученого связано становление представлений о биосфере?
- Где проходят верхняя и нижняя границы биосферы? Назовите условия, которые ограничивают распространение жизни в геологических оболочках Земли.
- Из каких компонентов состоит биосфера?
- Каковы функции живого вещества биосферы?
- Объясните, почему среди функций живого вещества биосферы в настоящее время отдельно выделяют биогеохимическую деятельность человека.
Используя рис. 226, расскажите о взаимосвязях живого вещества биосферы с другими ее компонентами.
xn----btbgfrbtlnb0l8a.xn--p1ai
