Планетарна роль живої речовини. Біогенні міграції речовин. Загальна характеристика речовин. Вплив діяльності людини на стан біосфери. Ноосфера

Поняття біосфера запропонував австралійський геолог Е. Зюсс. Учення про біосферу як особливу частку Землі, населену живими організмами, створив видатний український учений В. І. Вернадський. Біосфера є частиною геологічних оболонок земної кулі, заселених живими організмами, займає верхню частину літосфери, усю гідросферу та нижній шар атмо­сфери. Біосфера — це сукупність усіх біогеоценозів Землі, єдина глобальна система вищого порядку.

У глиб літосфери організми проникають на 2-4 км (деякі групи бактерій), подальше просування обмежене високою температурою (понад 100°C). У гідросфері життя трапляється на будь-яких глибинах (11022 м). У атмосфері максимальна висота, на якій виявлено спори бактерій — 22 км (висота озонового екрана). Найбільша концентрація життя в найсприятливіших умовах існування — на межах окремих зовнішніх оболонок Землі (літосфери, гідросфери та атмосфери). Жива речовина біосфери, під якою В. І. Вернадський розумів усю сукупність організмів на планеті, є великою геологічною силою. Енергія живої речовини біосфери проявляється у здатності організмів до розмноження і поширення. На земній поверхні тільки в кратерах діючих вулканів та в товщі льодовиків немає живих організмів. Однією з властивостей живої речовини є її постійний обмін із довкіллям. Унаслідок цього через організми проходить значна кількість хімічних елементів. Живим організмам для здійснення біохімічних процесів необхідні речовини та енергія, які вони одержують з навколишнього середовища, при цьому значно перетворюючи останнє. У результаті постійного і безпосереднього обміну з довкіллям різні хімічні елементи надходять до живих істот, можуть у них накопичуватись, виходячи з організму через певний час, або зберігаючись у ньому протягом усього життя. Постійний кругообіг речовин і потік енергії забезпечують функціонування біосфери як цілісної системи. У процесі діяльності жива речовина біосфери (продуценти) здатні накопичувати сонячну світлову енергію, перетворюючи її в енергію хімічних макроергічних зв’язків. Сумарна первинна продукція автотрофних організмів визначає біомасу біосфери в цілому. Жива речовина виконує різноманітні функції, здійснює значну роботу з перетворення оболонок Землі.

Газова функція живої речовини полягає у впливі живих організмів у процесі їх життєдіяльності на газовий склад атмосфери планети. Усі аеробні організми під час дихання поглинають кисень і виділяють вуглекислий газ, тільки зелені рослини та ціанобактерії у процесі фотосинтезу поглинають вуглекислий газ і виділяють кисень. Деякі бактерії впливають на концентрацію інших газів (сірководню, метану, азоту, тощо).

Окислювально-відновна функція полягає в тому, що деякі організми (бактерії) здатні окислювати (залізо, сірку) або відновлювати (нітрати, нітрити) деякі хімічні сполуки у процесі своєї життєдіяльності.

Концентраційна функція полягає у поглинанні живими істотами і накопиченні у своєму організмі певних хімічних елементів з довкілля (сполуки кальцію та фосфору накопичують форамініфери, молюски, хребетні тварини; сполуки стронцію та кремнію — радіолярії, сполуки йоду — бурі водорості тощо).

Людина у біосфері. У першій половині XX сторіччя В. І. Вернадський передбачив, що біосфера розвинеться поступово в ноосферу (від грец. ноос — розум), тобто особливу «розумну» оболонку Землі. Він розглядав ноосферу як новий етап біосфери, за якою розумова діяльність людини стає визначальним фактором її розвитку. Біосфера переходить у новий стан — ноосферу — під впливом наукової думки і людської праці. Людство виступає як небувала нова біогенна сила. До вирішення проблем людина повинна підходити з позицій екологічного мислення, тобто збереження і поліпшення стану природного середовища. Ноосфера — якісно новий стан біосфери, при якому розумова діяльність людини починає визначати її розвиток.

Штучний добір — вибір людиною особин із потрібними господарськими ознаками для наступного їх розведення.

Розрізняють стихійний і методичний штучний добір.

Стихійний добір проводиться людиною, зберігає особини з найбільш цінними ознаками, не вдосконалюючи їх при цьому.

При методичному доборі людина ставить собі за мету вдосконалення певних ознак і передбачає результати.

Розрізняють масовий та індивідуальний методичний добір. Масовий добір проводиться за фенотипом. При індивідуальному доборі виділяється одна особина, а потім з’ясовуються її нащадки, щоб вивчити генотип особини.

Виділяють два види гібридизації: близькоспоріднене і віддалене ( міжвидове ) схрещування.

Біотехнологія — це сукупність промислових методів, що застосовують для виробництва різних речовин із використанням живих організмів, біологічних процесів чи явищ.

Основними напрямками біотехнології є:

• промислова мікробіологія — перетворення парафінів у кормовий білок у процесі життєдіяльності мікроорганізмів, виробництво антибіотиків та інших лікарських речовин;

• інженерна ензимологія — одержання і використання чистих ферментів і ферментних препаратів;

• генна інженерія — штучне конструювання молекул ДНК (генів);

• клітинна інженерія — культивування клітин і тканин вищих організмів.