عرض عن موضوع "المواد العضوية للكائنات الحية"

gmo

ملخص عن علم البيئة

تنقسم جميع الكائنات الحية إلى ثلاث فئات حسب طريقة التغذية - التغذية الذاتية(من اليونانية. السيارات- أنا و غنيمة- غذاء)، غيرية التغذية(من اليونانية. مغاير- أخرى) و المحللات.

Autotrophs أو المنتجين - هذه كائنات حية تنتج (تنتج) مادة عضوية. بالنسبة للتغذية الذاتية ، فإن وجود الماء وثاني أكسيد الكربون والأملاح غير العضوية ومصدر الطاقة المناسب كافٍ لوجودها. وفقًا لمصدر الطاقة المستخدمة ، يتم تقسيم autotrophs بدوره إلى فوتوتروفسو كيميائية.

ذاتية التغذية الضوئية تستخدم لتخليق المواد العضوية طاقة شمسية. وتشمل هذه النباتات الخضراء والبكتيريا الأرجواني.

تبدأ عملية التمثيل الضوئي بـ أشعة الشمستمتصه نباتات الكلوروفيل الصباغ الذي يعطيها اللون الاخضر. تستخدم النباتات الطاقة الشمسية لإنتاج الكربوهيدرات (الجلوكوز والنشا والسليلوز) ثاني أكسيد الكربون(التي يحصلون عليها من الغلاف الجوي أو الماء) والماء (الذي يحصلون عليه من التربة أو من مصادر المياه المحيطة بهم). هذا يطلق الأكسجين ، وهو منتج ثانوي لعملية التمثيل الضوئي. في جوهرها ، تتكون هذه العملية المعقدة من تحويل الطاقة المشعة للشمس إلى طاقة كيميائية مخزنة في الهياكل الجزيئية المعقدة للجلوكوز والهيدروكربونات الأخرى. تعد الطاقة الكيميائية المخزنة الناتجة عن عملية التمثيل الضوئي مصدرًا مباشرًا أو غير مباشر للتغذية لمعظم الكائنات الحية. نسبة الأكسجين العالية في الغلاف الجوي هي أيضًا نتيجة لعملية التمثيل الضوئي. يحدث التمثيل الضوئي على سطح الأرض بالكامل تقريبًا ويحدث تأثيرًا جيوكيميائيًا ضخمًا ، والذي يمكن التعبير عنه بكمية ثاني أكسيد الكربون والكتل المائية التي تدخلها النباتات سنويًا. العالمفي بناء المادة الحية العضوية (الجدول 1).

وبالتالي ، يتم استهلاك 480 مليار طن من المادة سنويًا في عملية التمثيل الضوئي نباتات خضراء. ينتج عن ذلك 232 مليار طن من المواد العضوية ويطلق 248 مليار طن من الأكسجين الحر في الغلاف الجوي.

الجدول 1

الموطن	يستخدم ويمتص مليار طن / سنة		إنشاء وتخصيص مليار طن / سنة
	ثاني أكسيد الكربون 2	H 2 O	C p N 2p O p	حوالي 2
الأرض	253	103	172	184
محيط	88	36	60	64
المجموع	341	139	232	248

تحتوي البكتيريا الأرجواني على أصباغ يمكنها استخدام الطاقة الشمسية لإصلاح ثاني أكسيد الكربون على شكل كربوهيدرات. ومع ذلك ، لا يؤدي هذا التفاعل في نفوسهم إلى تكوين الأكسجين الجزيئي ، ومصدر الهيدروجين ليس الماء ، كما هو الحال في عملية التمثيل الضوئي ، ولكن كبريتيد الهيدروجين ، أو الهيدروجين الجزيئي ، أو مركبات أخرى.

التغذية الذاتية التركيبية الكيميائية – هي بعض أنواع البكتيريا التي تتكون المواد العضوية، باستخدام الطاقة الكيميائية في أكسدة مركبات الكبريت والحديد. على سبيل المثال ، في بعض مناطق قاع المحيط ، توفر الفتحات الحرارية المائية مصدرًا لـ بكميات ضخمةمالح حار مياه البحروكبريتيد الهيدروجين. في هذا الظلام المطلق ، في الظروف درجات حرارة عاليةيقوم منتجو البكتيريا الخاصة بتحويل كبريتيد الهيدروجين غير العضوي إلى المواد العضوية التي يحتاجونها.

المنتجون هم وحدهم القادرون على إنتاج الغذاء لأنفسهم ، علاوة على ذلك ، فهم يوفرون بشكل مباشر أو غير مباشر العناصر الغذائية لجميع أنواع الكائنات الحية الأخرى. تستقبل معظم الحيوانات العناصر الغذائيةعن طريق أكل النباتات أو الحيوانات العاشبة ؛ بالمعنى المجازي ، أي لحم هو عشب.

تسمى الكائنات الحية التي تحصل على العناصر الغذائية والطاقة اللازمة عن طريق تناولها بشكل مباشر أو غير مباشر من المنتجين المستهلكين أو غيرية التغذية ("يتغذى على الآخرين"). المستهلكون هم مجموعة متنوعة من الكائنات الحية: البروتوزوا والحشرات والزواحف والأسماك والطيور والثدييات. تتميز باستخدام وإعادة هيكلة وتحلل المواد العضوية المعقدة. يتم استدعاء المستهلكين الذين يستهلكون الكائنات الحية (النباتات والحيوانات) بيوفاج ، وأولئك الذين يستخدمون المواد العضوية الميتة كغذاء - البلعوم .

تنقسم Biophages ، بدورها ، إلى ثلاث فئات رئيسية:

نباتات (العاشبة) - هؤلاء مستهلكون من الدرجة الأولى ، يتغذون حصريًا على النباتات الحية ؛
حيواني (الحيوانات المفترسة , آكلات اللحوم ) - هؤلاء هم مستهلكون من الدرجة الثانية ، يتغذون حصريًا على الحيوانات العاشبة (نباتات نباتية) ، وكذلك مستهلكين من الرتب الثالثة والأعلى ، ويتغذون فقط على الحيوانات آكلة اللحوم ؛
يوريفاج (آكلة اللحوم) يمكنها أن تأكل كل من الأطعمة النباتية والحيوانية.

يتم استدعاء المستهلكين الذين يتغذون على بقايا النباتات أو الحيوانات الميتة (المخلفات) البلعوم (ديتريتيفورس). الأمثلة هي الضباع ، النسور ، جراد البحر ، ديدان الأرض ، مئويات ، النمل الأبيض ، النمل ، يرقات عدد من الذباب ، إلخ.

المحللات – هذه كائنات حية (فطريات وبكتيريا وحيدة الخلية مجهرية) تتغذى على المواد العضوية الميتة وتحولها في نفس الوقت إلى مركبات غير عضوية.

الشريحة 2

ما هو دور بيولوجيالأكسجين؟
الكائنات الهوائية هي ...
الكائنات اللاهوائية هي ...
ما هو دور الأملاح المعدنية في الخلية؟
التخزين المؤقت هو ...
الرقم الهيدروجيني هو مؤشر ...

الشريحة 3

7. ما هو مدرج في النظم العازلة؟
8. ما هي أنواع الأنظمة العازلة في الجسم؟ من ماذا صنعوا؟
9. ما الطبقات مواد غير عضويةيجتمع في زنزانة؟

الشريحة 4

10. إنشاء تطابق بين الأيون وقيمته البيولوجية:

1) Cl-2) F-3) Fe 3 + 4) Ca 2+
أ) مكون عصير المعدةفي شكل حمض الهيدروكلوريك ؛ ب) جزء من مينا الأسنان ؛ ج) يوفر توصيل النبضات العصبية ؛ د) جزء من الهيموجلوبين ؛ هـ) في النباتات إنه جزء من غشاء الخلية ، في الحيوانات - في تكوين العظام والأسنان ، ينشط تخثر الدم.

الشريحة 5

المواد العضوية

المركبات العضوية هي مركبات تعتمد على سلسلة تتكون من ذرات كربون مرتبطة تساهميًا ولها بنية مكانية مختلفة.
تتشكل هذه المركبات بسبب قدرة ذرات الكربون على تكوين روابط مفردة ومزدوجة وثلاثية مع بعضها البعض.

الشريحة 6

هيكل عظمي من المركبات العضوية

خطي
متشعب
دورية
مجموع
دوره المياه

شريحة 7

الاختلافات بين المواد العضوية وغير العضوية

يتم تدمير معظمها في درجات حرارة منخفضة نسبيًا. إنها تغلي وتذوب في درجات حرارة أقل بكثير من تلك الموجودة في المواد غير العضوية ،
مجموعة متنوعة من التحولات الكيميائية ،
تستمر معظم التفاعلات العضوية بشكل أبطأ بكثير من التفاعلات غير العضوية ، ويرجع ذلك إلى خصوصية الرابطة الكيميائية في المركبات العضوية - الرابطة التساهمية
التماثل والتماثل ، التركيب المكاني وخصائص المواد ذات الصلة ، التأثير المتبادل للذرات في الجزيء ،
كثافة عالية للطاقة

شريحة 8

المجموعات الوظيفية الرئيسية لـ OM

شريحة 9

أنواع المركبات العضوية

الكربوهيدرات
السيد 600 - 10000
الدهون
السناجب
السيد 6000 - 1000000
احماض نووية
السيد عدة مليارات

شريحة 10

أحادي المعدن

(من اليونانية أحادية "واحد" و "جزء" ميروس) هو جزيء صغير يمكنه تكوين رابطة كيميائية مع مونومرات أخرى لتكوين بوليمر.
مونومرات - وحدات مونومر في تكوين جزيئات البوليمر.
إن Dimers ، و Trimers ، و tetramers ، و pentamers ، وما إلى ذلك هي مواد منخفضة الوزن الجزيئي تتكون من 2 و 3 و 4 و 5 مونومرات على التوالي.
تتم إضافة البادئة oligo- (السكريات ، المقاييس ، الببتيدات) في الحالة العامة عندما يتكون البوليمر من كمية صغيرة من المونومرات.

الشريحة 11

البوليمرات

(من الكلمة اليونانية poly - "الكثير" و meros - "الجزء") - المواد العضوية وغير العضوية التي تم الحصول عليها بالتكرار المتكرر مجموعات مختلفةذرات ، تسمى "المونومرات" ، متصلة بجزيئات كبيرة طويلة بواسطة روابط كيميائية أو تنسيق.
البوليمر مركب جزيئي مرتفع ، مادة ذات وزن جزيئي كبير (من عدة آلاف إلى عدة مليارات

مادة حية

إن التبرير الذي قدمه V.I. Vernadsky لفكرة المادة الحية للأرض كمجموع كوكبي لجميع الكائنات الحية ، والتي تتميز بالتركيب الكيميائي والكتل ، يفتح إمكانية مقارنة تكوين حامل الحياة - المادة الحية - مع تكوين المادة الخاملة للأغلفة الخارجية للأرض: قشرة الأرض والغلاف المائي والغلاف الجوي. للقيام بذلك ، من الضروري تحديد كتلة المادة الحية وتكوينها الكيميائي ، أي متوسط قيم التراكيز (كلاركس) للعناصر الكيميائية التي تتكون منها. لكن قيم كلاركس لا تستنفد خصائص تكوين المادة الحية. هذا التكوين ليس ثابتًا ويتم تجديده باستمرار نتيجة للتفاعل مع المادة الخاملة للأرض. لذلك ، إلى جانب تحديد كلاركس ، من الضروري توضيح السمات الرئيسية للتفاعل الجيوكيميائي: لتحديد انتقائية وشدة التقاط العناصر الكيميائية عن طريق المادة الحية من بيئة، يحدد كميًا النقل الجماعي للعناصر الفردية بين المادة الحية والوسط الخامل ، وعلى هذا الأساس ، يحدد اتجاه انتقال الكتلة.

2.1. تكوين المادة الحية

بالفعل في نهاية القرن الثامن عشر. أصبح من الواضح أن تكوين الكائنات الحية تهيمن عليه العناصر الكيميائية التي تشكل أبخرة وغازات على سطح الأرض: الأكسجين والكربون والهيدروجين والنيتروجين. في الواقع ، تتكون جميع الكائنات الحية أساسًا من الماء والمواد العضوية. في الوقت نفسه ، يوجد في أي كائن حي بالضرورة كمية معينة من العناصر الكيميائية التي ، عندما دمار شاملالكائن الحي (تبخر الماء واحتراق المواد العضوية إلى ثاني أكسيد الكربون) يشكل بقايا معدنية (الرماد). المصدر الأصلي المعادنهي قشرة الأرض. مجموع عناصر الرماد للمادة الحية هو نتيجة معقدة لتفاعلها مع قشرة الأرض ، والتي تحدث بشكل أكثر نشاطًا في التربة (الغلاف الأرضي). لهذا دراسة تفصيليةعناصر الرماد في الكائنات الحية لا تقل أهمية عن تحديد العناصر الرئيسية.

من أجل استبعاد تأثير كميات متفاوتة للغاية من الماء ولتقديم البيانات المتعلقة بمحتوى العناصر الكيميائية إلى تعبير مناسب للمقارنة ، يتم استخدام حساب محتوى العناصر للمواد العضوية الجافة تمامًا ، أي ، المجففة إلى ثابت الوزن عند درجة حرارة 102-105 درجة مئوية. في هذه الحالة ، لا يتم الحصول على قيم محتوى العناصر في الكائنات الحية الحقيقية ، ولكن في كتلتها الحيوية الجافة المشروطة.

في المواد العضوية المجففة والمجففة إلى كتلة ثابتة ، يكون الكربون أقل بقليل من النصف ، والمكونات الرئيسية الأخرى هي الأكسجين والهيدروجين والنيتروجين. تتشكل المادة العضوية الأولية لسير الأرض بشكل أساسي نتيجة لعملية التمثيل الضوئي من ثاني أكسيد الكربون والماء ، وتنقسم جزيئات هذا الأخير. تدخل ذرات الهيدروجين في بنية المادة العضوية ، ويتم إطلاق الأكسجين كمستقلب. إذا لم تتخلص فقط من الماء في الجسم ، ولكنك تحرق أيضًا المواد العضوية الجافة ، فستتم إزالة العناصر الأربعة الرئيسية وسيبقى مجموع ما يسمى بالمواد المعدنية التي يتكون منها الجسم - رماد.في الرماد ، يمكن للمرء أن يحدد بدقة أكبر نسبة العناصر الكيميائية المتبقية (عدة عشرات) الموجودة في أعضاء وأنسجة الكائن الحي. من الضروري معرفة المحتوى النسبي للعناصر الكيميائية في رماد نباتات الأرض من أجل مقارنتها بتركيز العناصر في الركيزة المعدنية التي تنمو عليها والتي يتم الحصول على عناصر الرماد منها.

بناءً على ما سبق ، من الواضح أنه يمكن أن يكون هناك ثلاثة متغيرات من التعبير التركيب الكيميائيأي كائن بيولوجي ومادة حية عالمية.

يمكن حساب المحتوى النسبي للعناصر الكيميائية ، أولاً ، للمادة الحية (الخام) للكائنات ، وثانيًا ، لكتلتها الحيوية الجافة ، وثالثًا ، للرماد ، أي كمية المواد المعدنية. يتم استخدام كل خيار من خيارات الحساب الثلاثة لحل مشكلات محددة.

إن تحديد كلاركس المادة الحية يعوقه التقلبات الشديدة في تركيز العناصر الكيميائية في الكائنات الحية الفردية. تركيز يختلف تبعا موقف منهجي، موطن ، مرحلة تطور الكائن الحي. حتى في كائن حي واحد ، فإن تركيز نفس العنصر في الأنسجة والأعضاء المختلفة ليس هو نفسه.

وتجدر الإشارة إلى أن الجماهير مجموعات مختلفةتختلف الكائنات الحية أكثر بكثير من تركيزات العناصر فيها الكائنات الحية المختلفة. هذه الحقيقة مهمة للغاية ، لأن قيمة كلارك لعنصر في المادة الحية لأرض العالم لا تعتمد كثيرًا على تركيزه في جميع الكائنات الحية ، ولكن على التركيز في تلك التي تشكل الجزء السائد من كتلة المادة الحية .

بفضل جهود العلماء دول مختلفةلقد ثبت أن الجزء المهيمن من كتلة المادة الحية لأرض العالم والكوكب بأكمله يتكون من نباتات أعلى. كتلة المادة الحية في المحيط أقل بمئات المرات. تشكل كتلة الحيوانات الأرضية حوالي 1٪ من الكتلة النباتية. لهذا السبب ، يحدد تكوين الغطاء النباتي للأرض تكوين جميع المواد الحية على الأرض.

بالنظر إلى غلبة النباتات العليا ، يمكن اعتبار أن الكتلة الحيوية الحية (الخام) لأرض العالم تحتوي على: 60٪ ماء ، 38٪ مادة عضوية ، 2٪ عناصر رماد (Romankevich E. A ، 1988). عند تحويلها إلى كتلة حيوية جافة تمامًا ، تكون المادة العضوية 95٪ ، وعناصر الرماد - 5٪.

ترد في الجدول بيانات عن متوسط تكوين المادة العضوية على الأرض (باستثناء 5٪ من عناصر الرماد). 2.1. تشير نتائج البحث إلى أن نسبة العناصر الكيميائية تتأثر بشدة بغلبة الكربوهيدرات واللجنين. من المفترض أنه في المادة العضوية للكتلة النباتية في القارات ، تشكل الكربوهيدرات أكثر بقليل من 60٪ ، اللجنين - حوالي 30٪ ، الدهون والبروتينات - حوالي 5٪ لكل منهما.

الجدول 21

^ متوسط تكوين المادة العضوية لنباتات الأرض

(بعد استبعاد عناصر الرماد) ،٪

^ الكتلة الحيوية ومكوناتها الرئيسية	عنصر كيميائي
^ الكتلة الحيوية ومكوناتها الرئيسية	من	ح	ا	ن
نباتات السوشي *	54	6	37	2,8
الكتلة الحيوية للأرض **	48	7	41	2,0
الكربوهيدرات	40	7	50	1,5
اللجنين	62	6	30	1,0
الدهون	70	10	18	-0,5
السناجب	50	7	23	16,0

* بحسب أ.ب. فينوغرادوف ، 1967

** وفقًا لـ E.A. رومانكفيتش ، 1988

في الجدول. 2.2 يلخص حسابات المحتوى النسبي للعناصر الكيميائية الرئيسية في الكتلة النباتية للأرض. للمقارنة ، يتم إعطاء بيانات مماثلة للزوومس ، والتي هي أقل إثباتًا. على الرغم من بعض الاختلافات ، فإن بيانات X. Bowen و E.A. يمكن اعتبار Romankevich حول تكوين الكتلة النباتية كلاركس من المادة الحية لأرض العالم والأرض.

الجدول 22

^ المحتوى النسبي للعناصر الكيميائية في المادة الحية لأرض العالم ،٪

عنصر كيميائي	النباتات						الحيوانات
عنصر كيميائي	الوزن الخام (A P Vinogradov ، 1954)	التحول إلى مادة جافة		تحويل الرماد	المادة الجافة (E A Romankevich ، 1988)	تحويل الرماد	المادة الجافة (X Bowen ، 1966)	المادة الجافة (E A Romankevich ، 1988)
1	2	3	4	5	6	7	8	9
من	18,00	45,00	45,40	_	46,30	-	46,50	51,0
ا	70,00	45,40	41,00	-	39,60	-	18,60	26,8
ح	10,50	5,75	5,50	-	6,70	-	7,00	7,4
ن	0,30	0,75	0,30	-	1,90	-	10,00	9,8
س	0,05	0,13	0,34	6,8	0,48	1,2	0,50	0,5
ص	0,06	0,175	0,23	4,6	0,20	4,7	1,70-4,40	-
سا	0,50	1,25	1,80	36,0	1,50	35,1	0,02-8,5	-
إلى	0,30	0,75	1,40	28,0	1,10	25,7	0,74	-
ملغ	0,04	0,10	0,32	6,4	0,32	7,5	0,10	-
نا	0,02	0,05	0,12	2,4	0,12	2,8	0,40	-

نهاية الجدول. 2.2

1	2	3	4	5	6	7	8	9
Cl	0,02	0,05	0,20	4,0	0,20	4,7	0,28	-
سي	0,20	0,50	0,50	10,0	0,30	7,0	0,012-0,60	-
ال	0,005	0,013	0,05	1,0	0,03	0,7	0,004-0,01	-
الحديد	0,10	0,025	0,014	0,4	0,02	0,5	0,016	-
مجموع	99,70	99,84	99,87	99,5	98,77	99,9	-

في ختام استعراض الملامح الرئيسية للتركيب الكيميائي للمادة الحية للأرض ، من الضروري ملاحظة ما يلي: لكل تفرد المادة الحية كظاهرة لكوكبنا ، هناك حقائق تشهد على صلاتها مع الكون. يتجلى هذا في كل من التنظيم الهيكلي (مظاهر عدم التناسق) والتكوين. عند مقارنة وفرة ذرات العناصر الكيميائية ، اكتشف A.Delsemm (1981) تقارب نسبة الذرات في تكوين الكائنات الحية الدقيقة ، من ناحية ، وفي الغازات البينجمية والمواد الغازية للمذنبات ، من ناحية أخرى. أظهرت حساباتنا أن مثل هذا التشابه موجود في المادة الحية للأرض ككل (الجدول 2.3). بالطبع ، يجب حساب وفرة الذرات في الكتلة الحيوية الحية (الرطبة) الفعلية ، وليس في الشكل الشرطي للمادة العضوية الجافة. تم استخدام بيانات A.P. Vinogradov حول الوزن الرطب للمادة الحية باعتبارها البيانات الأولية (انظر الجدول 2.2). يتم تطبيع وفرة الذرة إلى 1000 ذرة سيليكون.

الجدول 2.3

^ وفرة ذرات المادة الكيميائية الرئيسية

عناصر من المادة الحية

^ عنصر كيميائي	الانتشار الذري٪
^ عنصر كيميائي	في الفضاء ككل (أ. كاميرون ، 1973)	في الجزء المتطاير من المذنبات (A. Delsemm ، 1981)	في المادة الحية للأرض
ح	76,50	56,0	63,3
ا	0,82	31,0	26,6"
من	0,34	10,0	8,9
ن	0,12	2,7	1,2
س	0,0015	0,3	0,01

لا يعطي المحتوى النسبي للعناصر الكيميائية فكرة عن عدد العناصر الموجودة في المادة الحية للأرض. للقيام بذلك ، من الضروري إنشاء كتلة المادة الحية ، وعلى هذا الأساس ، تحديد كتل العناصر الفردية. كما ذكر أعلاه ، تتكون الغالبية العظمى من كتلة المادة الحية على الأرض من نباتات ، معظمها أعلى.

وفقًا لـ N. I Bazilevich and L.E Rodin (1967، 1974)، O. الكتلة النباتية الطبيعيةقارات قبل التأثير النشط للإنسان كانت 6.25- 10 12 طن من حيث 40٪ مادة جافة - 2.5- 10 12 طن هذه الكتلة تحتوي على 0.125- 10 12 طن من عناصر الرماد بنسبة 5٪ محتوى رماد. تحت التأثير حاليا النشاط الاقتصاديفي البشر ، انخفضت الكتلة النباتية بنسبة 25٪ على الأقل ، وبالتالي ، فإن حوالي 1.88-10 12 طنًا من المادة الجافة ، والتي تحتوي على 94-10 9 أطنان من عناصر الرماد ، و 865-10 9 أطنان من الكربون و 36-10 9 أطنان من مادة الرماد. طن من النيتروجين. يتم تقدير كتل العناصر الأخرى وفقًا لكلاركس وفقًا لـ E.A. Romankevich (1988) بالقيم التالية:

^ كتلة العنصر الكيميائي ، 10 9 طن

س................................................. ......................................... 9.0

ص ................................................. ......................................... 3.8

.................................................. ............................................... 28.2

إلى................................................. ......................................... 20.7

ملغ ................................................. ......................................... 6.0

ن ................................................. ......................................... 2.3

ج ... ......................................... 3.8

.................................................. ......................................... 5.6

ال ................................................. ......................................... 0.6

في ................................................. ......................................... 0.5

الكتلة الحيوية للحيوانات البرية تزيد بقليل عن 1٪ من كتلة النباتات.

لا يقتصر تكوين المادة الحية للأرض على العناصر الكيميائية الرئيسية. حسب الجدول. 2.2 ، في تكوين المادة الحية ، محسوبة من قبل مؤلفين مختلفين ، هناك الخصائص المشتركة: مجموع قيم المحتوى النسبي للعناصر قليلاً لا يصل إلى 100٪ ؛ يتكون الجزء المفقود من حوالي 70 عنصرًا كيميائيًا منتشرًا في المادة الحية ؛ يتم احتواؤها بكمية ضئيلة ، مقاسة بالميكروجرام / جرام من المادة الجافة ، أو rrm (1-10-4 ٪).

تشكل كتلة المادة الحية للمحيطات أقل من 1٪ من كتلة الغطاء النباتي على أرض العالم. تكمن خصوصية بنية المادة الحية للمحيط في أن كتلة المستهلكين تتجاوز كتلة المنتجين - الكائنات الحية الضوئية. وفقًا لـ ^ E. A. Romankevich (1988) ، الكتلة الإجمالية للحيوانات والبكتيريا في المحيط العالمي قريبة من 4.5-10 9 أطنان ، كتلة النباتات 3.5 × 10 9 أطنان ، الجزء السائد من كتلة منتجي المحيطات هو العوالق النباتية.

التركيب الكيميائي للمادة الحية للأرض والمحيط ليس هو نفسه. تتميز المادة الحية في المحيط بمحتوى أعلى من الماء (حوالي 80٪) والنيتروجين والكبريت ، فضلاً عن محتوى أعلى بكثير من عناصر الرماد ، والتي تشكل 40-50٪ من الكتلة الحيوية الجافة.

لم يتم تحديد متوسط قيم تركيز العناصر الكيميائية في المادة الحية للمحيطات بشكل نهائي. وفقًا لـ A. Romankevich (1988) ، فإن القيم المتوسطة للعناصر الرئيسية هي كما يلي (كنسبة مئوية من الوزن الجاف): C - 50.1 ؛ ح - 7.4 ؛ O - 29.1 ؛ N - 10.4 ؛ S - 2.0. وفقًا لـ H. Bowen ، تحتوي الكتلة الحيوية الجافة للطحالب (كنسبة مئوية من الكتلة الجافة): K - 5.20 ؛ نا - 3.30 ؛ سي - 2.0 ؛ S - 1.20 ؛ كاليفورنيا - 1.00 ؛ ملغ - 0.52 ؛ C1 - 0.47 ؛ ف - 0.35.

وهكذا ، في نباتات المحيط ، بالمقارنة مع الغطاء النباتي للأرض ، يكون تركيز جميع عناصر الرماد الرئيسية تقريبًا ، وخاصة الصوديوم والمغنيسيوم ، وكذلك الكلور والكبريت ، أعلى بكثير.

بل إن الفائض في تركيز العديد من العناصر النزرة يكون أكثر وضوحًا. وهكذا ، في الكائنات الحية الضوئية للمحيطات ، تكون تركيزات اليود والبروم أعلى بمئات المرات ، وبعضها معادن ثقيلة(الكادميوم والزنك والزئبق والرصاص والفاناديوم وما إلى ذلك) والعناصر متعددة التكافؤ ذات الصلة (الزرنيخ). ما ورد أعلاه موضح في الشكل. 2.1 ، والذي يوضح نسبة متوسط تركيزات العناصر النزرة في النباتات البرية والمحيطات.

يوجد على الجانب الأيسر من الرسم البياني مجموعة من العناصر التي تحتوي على زيادة التركيزفي الكائنات الحية الضوئية للمحيطات ، في الأرض اليمنى.

التراكم الانتقائي

الكائنات البحرية الكائنات الحية البرية

أرز. 2.1. نسبة متوسط التراكيز المتناثرة

العناصر في نباتات المحيطات والأراضي:

فكرة VI Vernadsky أن جميع العناصر الكيميائية موجودة في المادة الحية ، لفترة طويلةكان موضع شك. كان هذا بسبب المحتوى المنخفض للعديد من العناصر وعدم وجود طرق تحليل حساسة بدرجة كافية. تم تنظيم دراسة منهجية للعناصر النزرة في الكائنات الحية بواسطة V. I. Vernadsky. كان AP Vinogradov (1937) أول من قام بحساب متوسط محتوى العناصر الكيميائية في المادة الكلية للكائنات الحية. بعد ذلك بقليل ، أجرى العالمان الإنجليزيان د. ويب و دبليو فيرون حسابات مماثلة.

لوحظ في وقت سابق أن تركيز العناصر الرئيسية في الكائنات البيولوجية المختلفة يختلف. نطاق التقلبات في تركيزات العناصر النزرة أكبر بكثير. ومن المعروف أن تركيز اليود فيها الأعشاب البحريةعدة مئات من المرات أكثر من النباتات الأرضية. في النمل من الأسرة جامبونيتينيتركيز المنجنيز هو جزء من مائة بالمائة ، وفي النمل من العائلة روبيبي- أقل ألف مرة (Vinogradov A.P. ، 1963). تركيز العناصر النزرة في نفس الكائنات الحية ولكن تعيش فيها أماكن مختلفة، ليس هو نفسه أيضًا. في صعود البحر الأسود ، يكون تركيز الفاناديوم من 8 إلى 100 مرة وهو أعلى بنسبة 10-80 مرة من تركيزه في الحيوانات من بحر أوخوتسك (كوفالسكي VV ، 1974). يختلف تركيز العناصر النزرة اختلافًا كبيرًا في الكائنات الحية من نفس النوع ، حتى داخل نفس المنطقة. على سبيل المثال ، يتغير متوسط تركيز الليثيوم في العائلات المشتركة للنباتات العشبية في حوض نهر زرافشان (آسيا الوسطى) 100 مرة (Ezdakova LA ، 1976).

نظرًا لأن تكوين الكتلة النباتية الأرضية يحدد كلاركس المادة الحية الكاملة للأرض ، فإن البيانات المتعلقة بمحتوى العناصر النزرة في النباتات هي الأكثر أهمية. حتى الآن ، هناك قدر كبير من المعلومات ، لكنها موزعة بشكل غير متساو وتشير بشكل أساسي إلى الأعضاء الخضرية. على ال المستوى الحديثالمعرفة ، يمكننا إعطاء التقدير التالي لكتل العناصر المتناثرة الموجودة في الغطاء النباتي لأرض العالم:

^ مجموعة العناصر الوزن ، مليون طن

أنا - Mn ............................................... ................................. 100 ن

I - Sr، Zn، Ti، B، Ba، Cu ..................................... ............... 100 ن

III - Zr، Br، F، Rb، Pb، Ni، Cr، V، Li ............................... .........ن

IV - La، Y، Co، Mo، I، Sn، As، Be .................................. ..... 0.1n

V - Se، Ga، Ag، U، Hg، Sb، Cd ................................... .... 0.01n

وبالتالي ، يتم تمثيل كتل العناصر النزرة المرتبطة بالنباتات الأرضية بقيم مثيرة للإعجاب: من عشرات الملايين من الأطنان إلى عشرات الآلاف من الأطنان ، وتقترب كتلة المنغنيز من قيم عناصر مثل الألومنيوم والحديد.

بالفعل في نهاية القرن الثامن عشر. أصبح من الواضح أن تكوين الكائنات الحية تهيمن عليه العناصر الكيميائية التي تشكل أبخرة وغازات على سطح الأرض: الأكسجين والكربون والهيدروجين والنيتروجين. في الواقع ، تتكون جميع الكائنات الحية أساسًا من الماء والمواد العضوية. في الوقت نفسه ، يوجد في أي كائن حي بالضرورة كمية معينة من العناصر الكيميائية ، والتي عندما يتم تدمير الكائن الحي تمامًا (تبخر الماء واحتراق المواد العضوية إلى ثاني أكسيد الكربون) ، تشكل بقايا معدنية (الرماد). المصدر الأصلي للمعادن هو قشرة الأرض. مجموع عناصر الرماد للمادة الحية هو نتيجة معقدة لتفاعلها مع قشرة الأرض ، والتي تحدث بشكل أكثر نشاطًا في التربة (الغلاف الأرضي). لذلك ، فإن الدراسة التفصيلية لعناصر الرماد في الكائنات الحية لا تقل أهمية عن تحديد العناصر الرئيسية.

يعد تحديد تكوين أي كائن حي ، والأهم من ذلك ، حساب متوسط التكوين لجميع المواد الحية ، مهمة صعبة لأسباب عديدة. بادئ ذي بدء ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن محتوى المكون الرئيسي للكائنات الحية - الماء - يختلف على نطاق واسع. على سبيل المثال ، تحتوي العوالق على أكثر من 99 % الماء غير المحكم ، وفي جذوع الأشجار - حوالي 60٪. من أجل استبعاد تأثير كميات متفاوتة للغاية من الماء ولتقديم البيانات المتعلقة بمحتوى العناصر الكيميائية إلى تعبير مناسب للمقارنة ، يتم استخدام حساب محتوى العناصر للمواد العضوية الجافة تمامًا ، أي ، المجففة إلى ثابت الوزن عند درجة حرارة 102-105 درجة مئوية. في هذه الحالة ، لا يتم الحصول على قيم محتوى العناصر في الكائنات الحية الحقيقية ، ولكن في كتلتها الحيوية الجافة المشروطة.

بناءً على ما سبق ، من الواضح أنه يمكن أن يكون هناك ثلاثة خيارات للتعبير عن التركيب الكيميائي لأي كائن بيولوجي ومادة حية عالمية. يمكن حساب المحتوى النسبي للعناصر الكيميائية ، أولاً ، للمادة الحية (الخام) للكائنات ، وثانيًا ، لكتلتها الحيوية الجافة ، وثالثًا ، للرماد ، أي كمية المواد المعدنية. يتم استخدام كل خيار من خيارات الحساب الثلاثة لحل مشكلات محددة.

إن تحديد كلاركس المادة الحية يعوقه التقلبات الشديدة في تركيز العناصر الكيميائية في الكائنات الحية الفردية. يختلف التركيز اعتمادًا على الوضع المنهجي والموئل ومرحلة تطور الكائن الحي. حتى في كائن حي واحد ، فإن تركيز نفس العنصر في الأنسجة والأعضاء المختلفة ليس هو نفسه.

وتجدر الإشارة إلى أن كتل المجموعات المختلفة من الكائنات تختلف كثيرًا عن تراكيز العناصر في الكائنات الحية المختلفة. هذه الحقيقة مهمة للغاية ، لأن قيمة كلارك لعنصر في المادة الحية لأرض العالم لا تعتمد كثيرًا على تركيزه في جميع الكائنات الحية ، ولكن على التركيز في تلك التي تشكل الجزء السائد من كتلة المادة الحية .

بفضل جهود العلماء من مختلف البلدان ، ثبت أن الجزء المهيمن من كتلة المادة الحية على أرض العالم والكوكب بأكمله يتكون من نباتات أعلى. كتلة المادة الحية في المحيط أقل بمئات المرات. تشكل كتلة الحيوانات الأرضية حوالي 1٪ من الكتلة النباتية. لهذا السبب ، يحدد تكوين الغطاء النباتي للأرض تكوين جميع المواد الحية على الأرض.

بالنظر إلى غلبة النباتات العليا ، يمكننا أن نفترض أن الكتلة الحيوية الحية (الخام) لأرض العالم تحتوي على: 60٪ ماء ، 38٪ مادة عضوية ، 2٪ عناصر رماد (Romankevich E. A ، 1988). عند تحويلها إلى كتلة حيوية جافة تمامًا ، تكون المادة العضوية 95٪ ، وعناصر الرماد - 5٪.