Химический состав живого вещества

1.

Северный (Арктический) Федеральный Университет
им. М. В. Ломоносова
Высшая школа естественных наук и технологий
Кафедра : Биологии, экологии и биотехнологии
Презентация
по дисциплине: Учение о биосфере
На тему : «Химический состав живого вещества»
г. Архангельск
2020
Выполнила работу студентка
4 курса, группы: 301705
Мамишова А.А.
Руководитель: Чуб И. С.

2.

В.И. Вернадский (1978) всю совокупность
организмов
на
Земле
назвал
живым
веществом, рассматривая в качестве его
основных характеристик суммарную массу,
химический состав и энергию.
Владимир Иванович Вернадский
(1863 – 1945) – создал учение о
биосфере. Свои идеи он четко
сформулировал в знаменитом
труде «Биосфера» (1926).

3.

В. И. Вернадский утверждал, что
«Живая материя является совершенно
особой химической областью в химии
земной коры...
В живой материи, в каждой ее клетке
идет вихорь сменяющих друг друга
химических элементов».

4.

По современным оценкам, общее количество массы живого вещества в
наше время равно 2420 млрд. тонн. Эту величину можно сравнить с массой
оболочек Земли, в той или иной степени охваченных биосферой.
Таблица 1 – Масса живого вещества в биосфере
Подразделения
биосферы
Масса, тонн
Сравнение
Живое вещество
2,4-1012
1
Атмосфера
5,15-Ю15
2146
Гидросфера
1,5-Ю18
602500
Земная кора
2,8-Ю19
1670000

5.

В. И. Вернадский подчеркивал, что живое вещество – самая активная форма материи во
Вселенной.
Оно проводит гигантскую геохимическую работу в биосфере, полностью преобразовав
верхние оболочки Земли за время своего существования.
Все живое вещество нашей планеты составляет 1/11000000 часть массы всей земной
коры.
В качественном же отношении живое вещество представляет собой наиболее
организованную часть материи Земли.
• При оценке среднего химического состава живого вещества, по данным А. П. Виноградова (1975),
В. Лархера (1978) и др., главные составные части живого вещества – это элементы, широко
распространенные в природе (атмосфера, гидросфера, космос): водород, углерод, кислород, азот,
фосфор и сера (табл. 2.).
Живое вещество биосферы состоит из наиболее простых и наиболее распространенных в космосе
атомов.

6.

Таблица 2 – Элементарный состав звездного и солнечного вещества в сопоставлении
с составом растений и животных
Содержание, %
Химический
элемент
звездное
вещество
солнечное
вещество
растения
животные
Водород (H)
81,76
87,00
10,0
10,00
Гелий (He)
18,17
12,90
—
0,28
3,00
0,33
3,00
0,08
0,05
0,03
0,25
79,00
65,00
0,01
0,04
0,15
0,254
0,001
0,04
7,49
3,696
Азот (N)
Углерод (C)
0,33
Магний (Mn)
Кислород (O)
18,00
Кремний (Si)
Сера (S)
Железо (Fe)
Другие
элементы

7.

По относительному содержанию элементы, входящие в состав живых организмов, принято делить на
три группы:
1. Макроэлементы – Н, О, С, N (в сумме около 98 – 99 %, их еще называют основными элементами), Са,
Сl, К, S, Р, Мg, Nа, Fе, Si (в сумме 1 – 2 %).
2. Микроэлементы – Мn, Со, Zn, Сu, В, I, F и др. Их суммарное содержание в организме составляет
порядка 0,1 %.
3. Ультрамикроэлементы – Аu, Нg, Se и др. Их содержание в организме очень незначительно, а
физиологическая роль большинства из них не раскрыта.
Химические элементы, которые входят в состав живых организмов и при этом выполняют
биологические функции, называются биогенными. Даже те из них, которые содержатся в клетках в
ничтожно малых количествах, ничем не могут быть заменены и совершенно необходимы для жизни.

8.

Водород, углерод, кислород, азот, фосфор и сера являются главными химическими элементами
живого вещества и их называют биофильными. Их атомы создают в живых организмах сложные
молекулы в сочетании с водой и минеральными солями. Эти молекулярные образования представлены
углеводами, липидами, белками и нуклеиновыми кислотами.
Окружающий нас мир живых организмов биосферы представляет собой сочетание различных
биологических систем разной структурной упорядоченности и разного организационного уровня. В
связи с этим выделяют разные уровни существования живого вещества (рис. 1).

9.

Уровни организации живой материи (на
примере отдельного организма):
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
Молекулярный (молекулярно-генетический)
Клеточный
Тканевый
Органный
Организменный
Популяционно-видовой
Биоценотический (экосистемный)
Биосферный

10.

В. И. Вернадский в 1928—1930 гг. дал представление о пяти основных
биогеохимических функциях живого вещества.
I.
Первая функция — газовая (наиболее распространенный - это болотный газ – метан (СН4)).
II. Вторая функция — концентрационная.
На первом месте стоит углерод. Содержание 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 остатками
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.
Ⅲ. Третья функция — окислительно-восстановительная.
Организмы, обитающие в разных водоемах, в процессе своей жизнедеятельности и после гибели регулируют
кислородный режим и тем самым создают условия, благоприятные для растворения или же осаждения ряда
металлов с переменной валентностью (V, Mn, Fe).

11.

Ⅳ. Четвертая функция — биохимическая.
Она связана с ростом, размножением и перемещением живых организмов в пространстве.
Ⅴ. Пятая функция — это биогеохимическая деятельность человечества, охватывающая
все возрастающее количество вещества земной коры для нужд промышленности, транспорта,
сельского хозяйства.
• Данная функция занимает особое место в истории земного шара и заслуживает
внимательного отношения и изучения.

12.

Н.М. Мамедов, И.Т. Суравегина (1996) и целый ряд других исследователей
внесли уточнение в функции живого вещества, отнеся к ним энергетические,
концентрационные, деструктивные, средо- образующие, транспортные (табл. 3).
Функция
Процессы
Энергетическая
Аккумулирование солнечной энергии в процессе
фотосинтеза, разложение энергонасыщенных
веществ, передача энергии по пищевым цепям
Концентрационная
Накопление в ходе жизнедеятельности веществ,
используемых для построения тела и удаляемых
из организма
Деструктивная
Минерализация
органического
вещества,
разложение неживого органического вещества
Средообразующая
Преобразование физико-химических параметров
среды
Транспортная
Перенос веществ против силы тяжести и в
горизонтальном направлении

13.

По способу питания живые организмы подразделяется на автотрофные и
гетеротрофные.
Таблица 4 — Классификация живого вещества по способу питания
Автотрофы
Гетеротрофы
Миксотрофы
Фотоавтотрофы
Биотрофы
—
Хемоавтотрофы
Сапротрофы
—

14.

Живое вещество устойчиво только в живых организмах, оно стремится заполнить собой
все возможное пространство. «Давлением жизни» называл данное явление В. И.
Вернадский
На Земле из существующих живых организмов
наибольшей силой размножения обладает гриб-дождевик
гигантский. Каждый экземпляр данного гриба может дать
до 7,5 млрд. спор.
Если каждая спора послужила бы началом новому
организму, то объем дождевиков уже во втором
поколении в 800 раз превысил размеры нашей планеты.

15.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!