Уровни организации живой материи. Границы, особенности строения и компоненты биосферы. Роль магнитного поля Земли.

Уровни организации живой материи

Уровень организации живой материи - это функциональное место биологической структуры определенной степени сложности в общей иерархии живого.

В настоящее время выделяют 9 уровней организации живой материи:

1. Молекулярный (на этом уровне происходит функционирование биологически активных крупных молекул, таких как белки, нуклеиновые кислоты и др.);

2. Субклеточный (надмолекулярный). На этом уровне живая материя организуется в органоиды: хромосомы,

 

клеточную мембрану и др. субклеточные структуры.

3. Клеточный. На этом уровне живая материя представлена клетками. Клетка является элементарной структурной и функциональной единицей живого.

4. Органно-тканевый. На этом уровне живая материя организуется в ткани и органы. Ткань – совокупность клеток, сходных по строению и функциям, а также связанных с ними межклеточных веществ. Орган — часть многоклеточного организма, выполняющая определенную функцию или функции.

5. Организменный (онтогенетический). На этом уровне живая материя представлена организмами. Организм (особь, индивид) — неделимая единица жизни, ее реальный носитель, характеризующийся всеми ее признаками.

6. Популяционно-видовой. На этом уровне живая материя организуется в популяции. Популяция — совокупность особей одного вида, образующих обособленную генетическую систему, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида. Вид — совокупность особей (популяций особей), способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и занимающих в природе определенную область (ареал).

7. Биоценотический. На этом уровне живая материя образует биоценозы. Биоценоз - совокупность популяции разных видов, обитающих на определенной территории.

8. Биогеоценотический. На этом уровне живая материя формирует биогеоценозы. Биогеоценоз – совокупность биоценоза и абиотических факторов среды обитания (климат, почва).

9. Биосферный. На этом уровне живая материя формирует биосферу. Биосфера - оболочка Земли, преобразованная деятельностью живых организмов.

Границы, особенности строения и компоненты биосферы

Термин «биосфера» впервые применил основатель современной геологии австриец Э. Зюсс в книге «Лик Земли». Биосферой он назвал «пласт живого, обволакивающий земной шар». Основоположником учения о биосфере является наш соотечественник академик В.И. Вернадский. По учению Вернадского, биосфера - это наружная оболочка Земли, включающая все живое вещество и область его распространения.

Границы биосферы вырисовываются следующим образом (рис.1):

 

 

 

 

О₃

АТМОСФЕРА 18...22 км

 

 

 

ГИДРОСФЕРА ЛИТОСФЕРА 5 км

 

11,5 км

 

 

Рис.1. Границы биосферы

Верхней границей биосферы, т.е. верхней границей распространения если и не жизнедеятельных, то жизнеспособных существ, является защитный озоновый слой в атмосфере на высоте 18...22 км, где давление воздуха в четыре раза меньше, чем у поверхности Земли, и постоянная температура -60 ⁰С.

 

Выше озонового слоя в космическом излучении сохраняется много фотонов высоких энергий, убийственных не только для обычных земных организмов, но и для их зачатков, например, спор микроорганизмов.

Относительно плотные скопления живых организмов в атмосфере встречаются на высотах 7-8 км в районах вечных снегов. Это холодостойкие зеленые, диатомовые и синезеленые водоросли (всего около 100 видов). Вместе с ними сосуществуют аэробные спорообразующие бактерии, а также питающиеся ими низшие насекомые.

Нижняя граница биосферы на суше располагается на глубине около 5 км, где обнаружены очаги бактерий, «разъедающих» скопления нефти. Здесь следует заметить, что при расширении и углублении вторжения человека в недра эта жизнь может активизироваться и неизвестно, какие при этом возникнут последствия.

В океане животными и бактериями населены все известные глубины до 11,5 км при постоянной температуре около 0 ⁰С и давлении в 1100 раз больше приземно-атмосферного.

Строение биосферы отличается многослойностью, имеющей три особенности:

1. Все условно сферические слои биосферы хорошо различимы, они не перемешиваются, а лишь проникают друг в друга. Так, в атмосфере висят аэрозоли, способные местами повышать плотность жидкого вещества до значений, характерных для гидросферы. То же относится и к природным водам, содержащим огромное количество газов. Тем более это относится к почвам, имеющим свою атмосферу и гидросферу. Поэтому можно говорить о глубоком массо- и энергообмене различных сфер биосферы.

2. Все сферы и их слои парагенетичны, т.е. взаимообусловлены. Например, в отдельном районе биосферы взаимно обусловлены воздушные и растительные массы.

3. Отдельные слои биосферы неодинаковы по своим функциям и подразделяются на три типа: периферийные, открытые в стороны от биосферы в литосферу или верхнюю атмосферу (через них происходит потеря или поступление вещества извне); обычные, имеющие большую толщину с относительно небольшой концентрацией веществ и интенсивностью местных процессов, и тонкие, располагающиеся между некоторыми сильно различающимися обычными слоями.

Из компонентов биосферы, выделенных В.И.Вернадским, важнейшими являются:

· живое вещество, т.е. совокупность живых организмов, являющихся мощным геологическим фактором, формирующим облик Земли;

· биогенное вещество - созданные живыми организмами осадочные породы (каменный уголь, нефть, торф, мел, известняк, мрамор и т.д.);

· косное вещество - горные породы неорганического происхождения;

· биокосное вещество, сочетающее в себе свойства живого и косного вещества и представляющее собой продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами (почва).

Роль магнитного поля Земли

Стратосферный озон является не первым слоем, защищающим планету от солнечного излучения. Еще раньше на его пути встает магнитное поле Земли.

Плазма Солнца или «солнечный ветер», представляющий собой поток ядер атомов водорода, движется от него во всех направлениях со средней скоростью 350 км/с и оказывает сильнейшее воздействие на физико-химические процессы в околосолнечном пространстве, являясь губительным для всего живого. Единственной защитой для Земли является ее магнитное поле, более сильное, чем у других околосолнечных планет.

Напряженность магнитного поля такова, что примерно в 90 тыс. км от Земли в сторону Солнца (14 земных радиусов) оно уравновешивает давление солнечного ветра и его плазма начинает обтекать Землю по поверхности, напоминающей по форме головастика с хвостом, направленным в сторону, противоположную Солнцу, длиной 5 млн. км. Так появляется первая граничная поверхность между Космосом и Землей - так называемый магнитоотбойный слой.

Магнитное поле Земли непосредственно влияет и на организмы. Так, его силовые линии определяют направление роста гифов (грибниц) почвенных грибов, по ним ориентируются перелетные птицы. Существуют даже особого рода водные магнитобактерии, которые в период своей жизни движутся строго по линиям поля в направлении полюсов со скоростью 7 мкм/с.

Сейчас выясняется, что стабильности защитной системы магнитосферы от космических излучений угрожает сам человек. В чем это выражается:

1. В крупных городах (а их число непрерывно растет) напряженность магнитного поля в тысячи раз превышает естественную.

 

2. Глобальный характер приобретает перераспределение силовых линий магнитного поля как внутри Земли (вследствие многочисленных горных выработок), так и на ее поверхности (например, из-за воздействия линий высокого напряжения, общая протяженность которых оценивается в 40 млн. км.).

3. Прямое воздействие на магнитосферу оказывают более 30 млн. радио- и телепередатчиков. Последствия этих воздействий на магнитосферу Земли трудно предсказать.