Лекция 1. Понятие «биосфера». Строение и состав

Лекция 1. Понятие «биосфера».
Строение и состав современной
биосферы. Живое вещество
биосферы
Вся совокупность организмов на планете названа В.И.Вернадским
живым веществом. В качестве его основных
характеристик
рассматривается суммарная масса, химический состав и энергия.
Кроме живого вещества (растений, животных, микроорганизмов) в
состав биосферы входят биогенное вещество – продукты
жизнедеятельности живых организмов (кам енный уголь, битумы,
нефть), биокосное вещество – продукты распада и переработки
горных и осадочных пород живыми организмами (почвы, кора
выветривания все природные воды, свойства которых зависят от
деятельности на Земле живого вещества) и , наконец, косное
вещество – совокупность тех веществ в биосфере, в образовании
которых, как считается, живые организмы не участвуют (горные
породы магматического, неорганического происхождения, вода,
космическая пыль, метеориты)
Живое вещество биосферы состоит из органических соединений,
которые представлены углеводами, липидами, белками и
нуклеиновыми кислотами.
•
Углеводы – органические вещества, состоящие из С, Н и О. В
химическом отношении их можно представить как состоящие из
углерода и воды – Сn (H2O)n. Подразделяются на простые –
моносахариды и сложные - полисахариды. Углеводы – основной
источник энергии всех форм клеточной деятельности. Они строят
прочные ткани растений (целлюлоза) и играют роль запасных
питательных веществ в организмах. Являются первоначальными
продуктами фотосинтеза зеленых растений.
•
Липиды – жироподобные вещества и жиры, плохо растворимые в
воде, состоящие преимущественно и Н и С. Из них построены
клеточные перегородки (мембраны). В связи с тем, что жиры плохо
проводят тепло, они выполняют защитную функцию, а также играют
роль запасных питательных веществ в организмах.
•
Белки – наиболее сложные химические соединения в организмах.
Они состоят из сочетания 20 различных аминокислот. Молекулы
белка сложные и имеют большие размеры, поэтому их иногда
называют макромолекулами. Белки выполняют в живых организмах
роль естественных катализаторов – ферментов, ускоряющих
химические реакции в десятки и даже сотни раз. В настоящее время
известно свыше тысячи ферментов. В их состав кроме основных
биофильных элементов входят металлы – Мg, Fe, Mn и др.
•
Нуклеиновые кислоты находятся в ядре клеток. Представлены
двумя типами кислот – дезоксирибонуклеиновой ( ДНК) и
рибонуклеиновой ( РНК ). Их биологическая роль исключительно
велика, поскольку они регулируют естественный синтез белка в
организмах и осуществляют передачу наследственной информации из
поколения в поколение.
Восемь уровней организации живой материи
1. Молекулярный – самый низкий уровень, на котором биологическая
система проявляется в виде функционирования биологически
активных крупных молекул – белков, нуклеиновых кислот, углеводов.
Именно с этого уровня уже наблюдаются свойства, характерные
исключительно для живой материи: обмен веществ, передача
наследственных признаков с помощью кодированных структур (ДНК ,
РНК).
2. Клеточный – уровень, на котором биологически активные молекулы
сочетаются в единой системе. В отношении клеточной организации
все организмы подразделяются на одноклеточные и многоклеточные.
3. Тканевый – уровень, на котором сочетание однородных клеток
образует ткань. Это совокупность клеток, объединенных общностью
происхождения и функций.
4. Органный – уровень, на котором несколько типов тканей
функционально взаимодействуют и образуют определенный орган.
5. Организменный – уровень, на котором взаимодействие ряда органов
сводится в единую систему индивидуального организма. Представлен
определенным организмом.
6. Популяционно-видовой – уровень, где существует совокупность
определенных однородных организмов, связанных единством
происхождения, образом жизни и местом обитания.
7. Биоценоз и биогеоценоз – более высокий уровень организации живой
материи, объединяющий разные по видовому составу организмы. В
биогеоценозе они взаимодействуют друг с другом на определенном
участке биосферы и с однородными абиотическими факторами
(биотоп). То есть биоценоз и биотоп связаны в биогеоценозе путем
обмена веществом и энергией.
8. Биосферный – уровень, на котором сформировалась природная
система наиболее высокого ранга, охватывающая все проявления
жизни в пределах нашей планеты. На этом уровне происходят все
круговороты вещества в общепланетарном масштабе, связанные с
жизнедеятельностью организмов
Данные о видовом разнообразии
Организмы
Количество видов
Животные
Членистоногие
в том числе насекомые
Моллюски
Позвоночные
в том числе рыбы
птицы
рептилии и амфибии
млекопитающие
Черви и червеобразные
Простейшие
Кишечнополостные
Губки
Иглоножки
Оболочечники и первичнохордовые
Всего животных
Растения
Цветковые (покрытосеменные)
Грибы
Мхи и мохообразные
Водоросли
Папоротникообразные
Голосеменные
Всего растений
Всего организмов
815 000
750 000
88 000
35 600
18 000
8 600
5 500
3 500
25 000
15 000
10 000
5 000
4 700
1 700
1 000 000
150 000
70 000
20 000
15 000
10 000
600
265 600
1 265 600
Данные о современной биомассе
Сухое
вещество
Континент
Океан
Всего
Зеленые
растения
Животные
и
микроорга
низмы
Итого
Зеленые
растения
Животные
и
микроорган
измы
Итого
Тонны
2,4 · 1012
0,02 · 1012
2,42 ·
1012
0,0002 ·
1012
0,003 · 1012
0,0032 ·
1012
%
99,2
0,8
100
6,3
93,7
100
2,423 ·
1012