Benämnesdefinition. Struktur och sammansättning av ben. Biosfär och inert materia

Planet Earth är ett unikt system som består av ett antal komplexa länkar, som ständigt utvecklas, sammankopplade och beroende av varandra. I flera århundraden nu har interna och externa saker varit föremål för intresse och uppmärksamhet av forskare runt om i världen. Upptäckten av planetens ekologiska hölje, eller biosfär, var ett verkligt vetenskapligt genombrott inom detta forskningsområde. Det viktigaste bidraget till resolutionen kontroversiella frågor och problemen blev den ryske akademikern Vernadskys undervisning om levande organismer, om den roll som levande och icke-levande materia spelar i vår världs utveckling.

Biosfär och inert materia

Vernadsky såg biosfären som en enhet av till synes diametralt motsatta ämnen - levande och "icke-levande", d.v.s. inert. Levande materia består av levande organismer som bebor jorden på alla dess nivåer. Ett inert ämne är något i bildningen som levande organismer inte tar del av. Detta inkluderar många mineraler av oorganiskt ursprung, till exempel ädelstenar och metaller, järn- och malmfyndigheter, bergarter som bildas av produkter från utsläpp från aktiva vulkaner och vulkaner som har utbrott. I grund och botten har denna inerta substans i biosfären kiselföreningar, och dessa inkluderar pimpsten, granit och andra. Tuff, också en sten, bildades av vulkanisk aska.

Vatten är som vi vet källan till liv. Men denna definition, enligt Vernadsky, kan hänföras till naturliga vattenkällor - hav, hav, floder, sjöar. Men smältvatten eller regnvatten är ett viktigt inert ämne.

Förutom levande och inert materia innehåller biosfären även bioinert materia - en slags produkt av påverkan av levande organismer på de övre jordlagren, vars sammansättning och egenskaper förändras som ett resultat av människors och djurs livsaktivitet , planetens luft- och vattenbassänger, ständigt förorenade av människor.

Biosfärens struktur

Således är jordens biosfär planetens skal som innehåller all mångfald av levande materia och den del av planetmaterian som ständigt interagerar med denna materia. Biosfären består av den nedre delen av atmosfären, täcker hela hydrosfären, samt den övre delen av litosfären. Dess gränser beror på miljöfaktorer, och i första hand på de som skapar en gynnsam miljö för existensen av levande organismer. Den översta baren ligger på en höjd av cirka 20 kilometer från jordens yta. Dess gräns är Dess huvudsakliga funktion är att blockera ultravioletta strålar från solen, som inte påverkar inert materia, men är dödlig för levande varelser. Härav följer att troposfären, liksom de nedre skikten av stratosfären, kan vara ofarliga för levande varelser eller organismer. Hydrosfären är tillgänglig för bebyggelse på ett ganska stort djup - 10-11 kilometer, d.v.s. Nästan hela havet är en enorm källa till liv. I litosfären förekommer en mängd olika livsformer från jordens yta till ett djup av cirka tre och en halv till sju och en halv kilometer. Det är under dessa parametrar som det nödvändiga förhållandet mellan temperaturregimen och närvaron av jordvatten i vätskan observeras På större djup finns endast inert substans. Och även om massan av levande materia i biosfären i procent är mycket mindre än inert, är det just detta som är det viktigaste drivkraft geokemiska processer på jorden. Miljön har blivit den energikälla som är nödvändig för, liksom själva ämnena, som är involverade i organismers liv. Samtidigt är vissa typer av levande materia utrustade med en reproduktiv, transformativ och sönderfallsfunktion (nedbrytning, splittring). Som ett resultat, enligt forskare, återställs och reproduceras cirka 10 % av biomassan i naturen.

Biosfärens funktionella syfte

Enligt Vernadsky och hans anhängare är biosfärens funktioner för det första att säkerställa en konstant cirkulation av kemiska element som cirkulerar mellan levande organismer, hydrosfären och marken och atmosfären. För det andra är utvecklingen av biosfären ett tydligt exempel på det nära samspelet mellan viktiga faktorer: utvecklingen av jorden som en kosmisk kropp, kemiska och geologiska processer inom planeten, biologisk evolution levande materia och utveckling mänskliga samhället.

text_fields

arrow_upward

Bensubstans består av

Ekologisk ( ossein ) ämnen – 1/3 och
oorganiska (2/3) (främst kalciumsalter, 95%) ämnen.

Om ett ben utsätts för en lösning av saltsyra kommer kalciumsalterna att lösas upp, men det organiska materialet kommer att finnas kvar och behåller formen på benet. Sådant avkalkat ben får exceptionell elasticitet och deformeras lätt. Om benet bränns bränns det organiska materialet ut, men det oorganiska materialet finns kvar. Detta ben behåller sin ursprungliga form, men blir exceptionellt ömtåligt. Det kan spricka vid minsta beröring. Med åldern förändras det kvantitativa förhållandet mellan ossein och mineralsalter. Barns ben innehåller mer ossein och är därför mer elastiska. I hög ålder, mer mineralsalter blir i benen deras innehåll kan nå upp till 80%. Därför är gamla människors ben ömtåligare, och när de faller upplever de ofta frakturer.

Ben som ligger i marken förlorar organiskt material under påverkan av bakterier och blir spröda. I torr jord bevaras ben bättre, eftersom fukt behövs för att bakterier ska föröka sig. Sådana ben blir gradvis mumifierade. I kalkrik jord är ben mättade med kalcium - "förstenade".

Benstruktur

text_fields

arrow_upward

Ris. 1.1.

Det starkaste benet i vårt skelett är skenbenet., den bär den största bördan när man håller kroppen i upprätt läge.

Detta ben tål en belastning på upp till 1650 kg, d.v.s. cirka 25 gånger hennes normala belastning. Detta är marginalen för teknisk styrka hos den naturliga strukturen.

Ben är unikt inte bara i sin kombination av hårdhet och elasticitet, på grund av dess kemiska sammansättning. Den är också exceptionellt lätt. Detta beror på särdragen i dess mikroskopiska struktur.

Benets yta är täckt med periosteum (Fig. 1.1 Tibia (del av bukhinnan skuren och tillbakavikt)).

Den består av två lager - det yttre (bindväven) och det inre - osteogent, innehållande benstamceller och osteoblaster.

När ben är frakturerade "läker" osteoblaster gapet med grov fibrös benvävnad och bildar en "förhårdnad".

Periosteum är rikt på nerver och kärl, genom vilka näring och innervering av benet utförs.

När det skärs genom benet avslöjas heterogeniteten i dess struktur. På ytan finns en så kallad tät, eller kompakt, substans (substantia compacta), och i djupet finns en svampig substans (substantia spongiosa) (fig. 1.2).

Tjockleken på lagret av kompakt substans varierar beroende på belastningen som benet upplever, och är mest betydelsefull i området för diafysen.

Ris. 1.2. Proximal ände av lårbenet

Den svampiga substansen bildas av mycket tunna bentvärstänger, som inte är slumpmässigt anordnade, utan i enlighet med fördelningen av funktionella belastningar på hela benet eller dess delar.

Långa bens epifyser, alla korta ben, vissa blandade och platta ben, d. v. s. består till övervägande del av svampig substans. lätta och starka delar av skelettet som upplever stress åt olika håll.

Diafysen och några tunna platta ben är nästan helt utan svampig substans. De utför funktionerna stöd och rörelse.

Ris. 1.2. Proximal ände av lårbenet:
A – främre skärning:
1 - benmärgshålighet;
2 - svampig substans;
3 - kompakt ämne;

B – diagram över arrangemanget av tvärstänger i det svampiga ämnet.

Strukturell enhet av benvävnad

text_fields

arrow_upward

Den strukturella enheten av benvävnad är osteonet eller Haversian-systemet (Fig. 1.3).

Ris. 1.3. Diagram över strukturen av ett rörformigt ben:

A – periost;
B – kompakt bensubstans;
B – endosteum;
G – benmärgshålighet.
1 – insatsplattor;
2 - lager av yttre gemensamma plattor;
3 - blodkärl;
4 - osteocyter;
5 – osteonkanal;
6 - perforeringskanal;
7 - fibröst lager av periosteum;
8 - bentrabecula av svampig vävnad;
9 - lager av inre gemensamma plattor;
10 – osteon

Osteon är ett system av benplattor i form av cylindrar införda i varandra, mellan vilka ligger benceller - osteocyter. Haversiankanalen, som ligger i mitten av osteon, innehåller blodkärl som säkerställer metabolismen av benceller. Mellan osteonerna finns interkalärplattor. Den kompakta substansen och trabeculae av den svampiga substansen består av osteoner. Fördelningen av kompakt och svampig substans beror på benets funktionella förhållanden.

Bencellerna i det svampiga ämnet är fyllda med röd benmärg. Gul benmärg ligger i den centrala kanalen av de långa benen - märghålan.

Hos vuxna är hela håligheten fylld med gul benmärg, men under perioden för barnets tillväxt och utveckling, när intensiv hematopoetisk funktion krävs, dominerar röd benmärg. Med åldern ersätts det gradvis med gult.

Fråga 1

Benutveckling.

Bildandet av något ben uppstår på grund av unga bindvävsceller av mesenkymalt ursprung - osteoblaster, som producerar intercellulär bensubstans, som spelar den huvudsakliga stödjande rollen. Enligt de noterade 3 stadierna av skelettutveckling kan ben utvecklas på basis av bindväv eller broskvävnad, därför särskiljs följande typer av förbening (osteogenes).

1.Endesmal förbening(en - inuti, desme - ligament) förekommer i bindväven i de primära, integumentära, benen (fig. 8). I ett visst område av embryonal bindväv, som har konturerna av framtida ben, uppträder öar av bensubstans (ossifikationspunkt) på grund av osteoblasternas aktivitet. Från det primära centret sprider sig förbeningsprocessen i alla riktningar på ett radiellt sätt genom applicering (apposition) av bensubstansen längs periferin. Ytskikten av bindväv från vilka det integumentära benet bildas förblir i form av periosteum, från vilket benet ökar i tjocklek.

2.Perichondral förbening(peri - runt, chondros - brosk) förekommer på den yttre ytan av de broskiga rudimenten av benet med deltagande av perichondrium. Det mesenkymala rudimentet, som har konturerna av ett framtida ben, förvandlas till ett "ben" som består av broskvävnad och som så att säga representerar en broskmodell av ben. Tack vare aktiviteten hos perichondriums osteoblaster, som täcker brosket från utsidan, avsätts benvävnad på dess yta, direkt under perichondrium, som gradvis ersätter broskvävnaden och bildar en kompakt bensubstans.

3. Med övergången av broskbensmodellen till benet blir perichondrium till periosteum och ytterligare avsättning av benvävnad sker på bekostnad av periosteum - periosteal ossifikation. Därför följer perichondral och periosteal osteogenes efter varandra.

4.Endokondral ossifikation(endo, grekiska - inuti, chondros - brosk) förekommer inuti de broskformade rudimenten med deltagande av perichondrium, som avger processer som innehåller kärl in i brosket. Genom att tränga djupt in i brosket tillsammans med kärlen förstör benbildande vävnad brosk som tidigare genomgått förkalkning (avsättning av kalk i brosket och degenerering av dess celler), och bildar en ö av benvävnad (förseglingspunkt) i centrum av broskbensmodellen. Spridningen av processen för endokondral ossifikation från centrum till periferin leder till bildandet av svampig bensubstans. Det finns ingen direkt omvandling av brosk till ben, utan dess förstörelse och ersättning med ny vävnad, ben.

Så, för det första, under den andra månaden av livmoderns liv, uppstår primära punkter från vilka de viktigaste delarna av benen utvecklas, som bär den största belastningen, dvs kroppar, eller diafys, diafys, tubulära ben (dia, grekiska - mellan, phyo - växande ; del av benet som växer mellan epifyserna) och ändarna av diafysen, kallad metafys, metafys (meta - bakom, efter). De förbenar sig genom peri- och endokondral osteogenes. Sedan, strax före födseln eller under de första åren efter födseln, uppstår sekundära punkter, från vilka benändarna som är involverade i artikulationerna, dvs epifyser, epifys (tillväxt, epi - ovan), tubulära ben, bildas av endokondral osteogenes . Förbeningskärnan som uppträder i mitten av broskepifysen växer och blir en benepifys, byggd av svampig substans. Av den ursprungliga broskvävnaden återstår endast ett tunt lager för livet på ytan av epifysen, vilket bildar ledbrosk.
Hos barn, ungdomar och till och med vuxna uppträder ytterligare öar av förbening, från vilka delar av benet förbenar sig, och upplever dragkraft på grund av fästandet av muskler och ligament till dem, kallad apophysis, apophysis (process, aro - från): till exempel , den större trochanter av lårbenet eller ytterligare punkter på processer i ländkotorna, som förbenar endast hos vuxna.
Karaktären av förbening associerad med benets struktur bestäms också funktionellt. Sålunda förbenar ben och delar av ben, huvudsakligen bestående av svampig bensubstans (kotor, bröstben, karpal- och tarsala ben, epifyser av tubulära ben etc.), endokondralt och ben och bendelar, byggda samtidigt av svampaktiga och kompakta substanser (basen av skallen, diafyser av tubulära ben, etc.) utvecklas genom endo- och perichondral förbening.
Ett antal mänskliga ben är produkten av sammansmältningen av ben som oberoende existerar i djur. Som återspeglar denna fusionsprocess sker utvecklingen av sådana ben på grund av förbeningshärdar, som i antal och plats motsvarar antalet sammansmälta ben. Således utvecklas den mänskliga scapula från 2 ben involverade i axelgördeln hos lägre landlevande ryggradsdjur (scapula och coracoid). Följaktligen, förutom de huvudsakliga förbeningskärnorna i scapulas kropp, uppstår foci för ossifikation i dess coracoidprocess (tidigare coracoid). Det temporala benet, som växer ihop från 3 ben, förbenar sig från 3 grupper av benkärnor. Således återspeglar förbeningen av varje ben den funktionellt bestämda processen för dess fylogenes.

Fråga 2

Ben som organ (benstruktur Ben, os, ossis,). Som ett organ i en levande organism består det av flera vävnader, varav den viktigaste är ben.

Kemisk sammansättning ben och dess fysiska egenskaper.

Bensubstans består av två typer kemikalier: organiska (Uz), huvudsakligen ossein, och oorganiska (2/3), huvudsakligen kalciumsalter, särskilt fosfat av kalk (mer än hälften - 51,04%). Om benet utsätts för en lösning av syror (saltsyra, salpeter etc.), så löses kalksalterna upp (decalcinatio), och det organiska materialet finns kvar och behåller formen på benet, men är dock mjukt och elastiskt. Om benet bränns bränns det organiska ämnet ut och det oorganiska ämnet finns kvar och behåller också benets form och hårdhet, men är mycket ömtåligt. Följaktligen beror benets elasticitet på ossein och dess hårdhet på mineralsalter. Kombination av oorganiska och organiskt material i levande ben och ger det extraordinär styrka och elasticitet. Detta bekräftas också av åldersrelaterade förändringar i ben. Hos små barn, som har relativt sett mer ossein, är benen mycket flexibla och brister därför sällan. Tvärtom, i hög ålder, när förhållandet mellan ekologiska och oorganiska ämnen förändringar till förmån för det senare, ben blir mindre elastiska och mer ömtåliga, vilket resulterar i att benfrakturer oftast observeras hos gamla människor.

Benstruktur.

Den strukturella enheten av ben, synlig genom ett förstoringsglas eller vid låg förstoring av ett mikroskop, är en osteon, dvs ett system av benplattor koncentriskt placerade runt en central kanal som innehåller blodkärl och nerver.

Osteoner fäster inte tätt mot varandra, och utrymmena mellan dem är fyllda med interstitiella benplattor. Osteoner är inte placerade slumpmässigt, utan enligt den funktionella belastningen på benet: i rörformiga ben parallella med benets längd, i svampiga ben - vinkelrät mot den vertikala axeln, i platta ben i skallen - parallellt med ytan av benet. ben och radiellt.

Tillsammans med de interstitiella plattorna bildar osteoner det huvudsakliga mittskiktet av bensubstans, täckt från insidan (från endosteum) av det inre lagret av benplattor och från utsidan (från periosteum) av det yttre lagret av de omgivande plattorna . Den senare penetreras av blodkärl som kommer från bukhinnan in i bensubstansen i speciella perforeringskanaler. Början av dessa kanaler är synlig på det macererade benet i form av många näringshål (foramina nutrfcia). Blodkärlen som passerar genom kanalerna säkerställer ämnesomsättningen i benet. Osteoner består av större delar av ben, synliga för blotta ögat på ett skärsår eller på en röntgenbild - bensubstansens tvärstänger, eller trabeculae. Dessa trabeculae utgör två typer av bensubstans: om trabeculae ligger tätt erhålls en tät kompakt substans, substantia compacta. Om trabeculae ligger löst och bildar benceller mellan sig som en svamp, då blir resultatet en svampig, trabekulär substans, substantia spongiosa, trabecularis (spongia, grekisk - svamp).

Fördelningen av kompakt och svampig substans beror på benets funktionella förhållanden. Den kompakta substansen finns i de ben och i de delar av dem som i första hand utför funktionen av stöd (stå) och rörelse (hävarmar), till exempel i diafysen hos tubulära ben.

På platser där det med en stor volym är nödvändigt att bibehålla lätthet och samtidigt styrka, bildas en svampig substans, till exempel i epifyserna av tubulära ben (fig. 7).

Det svampiga ämnets tvärstänger är inte slumpmässigt arrangerade, utan regelbundet, också i enlighet med de funktionella förhållanden under vilka ett givet ben eller en del av det är beläget. Eftersom benen upplever en dubbelverkan - tryck och muskeldragning, är bentvärstängerna placerade längs linjerna av kompressions- och spänningskrafter. Beroende på de olika riktningarna av dessa krafter har olika ben eller till och med delar av dem olika strukturer. I kranialvalvets integumentära ben, som i första hand har en skyddande funktion, har det svampiga ämnet en speciell karaktär som skiljer det från andra ben som bär alla 3 skelettfunktionerna. Detta svampiga ämne kallas diploe, diploe (dubbel), eftersom det består av oregelbundet formade benceller som ligger mellan två benplattor - den yttre, lamina externa, och den inre, lamina interna. Den senare kallas också glaskropp, lamina vftrea, eftersom den går sönder när skallen lättare skadas än den yttre.

Benceller innehåller benmärg - ett hematopoetiskt organ och biologiskt skydd kropp. Det är också involverat i näring, utveckling och bentillväxt. I tubulära ben finns även benmärgen i kanalen av dessa ben, därför kallad märghålan, cavitas medullaris.

Således är alla inre utrymmen i benet fyllda med benmärg, som utgör en integrerad del av benet som ett organ.

Det finns två typer av benmärg: röd och gul.

Röd benmärg, medulla ossium rubra(för strukturella detaljer, se histologikursen), har utseendet av en öm röd massa bestående av retikulär vävnad, i vars öglor det finns cellulära element som är direkt relaterade till hematopoiesis (stamceller) och benbildning (benbyggare - osteoblaster och benförstörare - osteoklaster) . Det penetreras av nerver och blodkärl som förutom benmärgen försörjer benets inre lager. Blodkärl och blodelement ger benmärgen dess röda färg.

Gul benmärg, medulla ossium flava, har sin färg till fettcellerna som den huvudsakligen består av.

Under perioden av utveckling och tillväxt av kroppen, när större hematopoetiska och benbildande funktioner krävs, dominerar röd benmärg (hos foster och nyfödda finns det bara röd märg). När barnet växer ersätts den röda märgen gradvis av gul märg, som hos vuxna helt fyller märghålan i de tubulära benen.

Utsidan av benet, med undantag för ledytorna, är täckt med periosteum, periosteum.

Periosteum- detta är en tunn, stark bindvävsfilm av ljusrosa färg, som omger benet från utsidan och fäst vid det med hjälp av bindvävsbuntar - perforerande fibrer som penetrerar benet genom speciella tubuli. Den består av två lager: det yttre fibrösa (fibrösa) och det inre benbildande (osteogent eller kambialt). Det är rikt på nerver och blodkärl, på grund av vilket det deltar i näring och tillväxt av bentjocklek. Näring utförs genom att blodkärl penetrerar i stort antal från benhinnan in i benets yttre kompakta substans genom många näringsöppningar (foramina nutricia), och bentillväxt utförs av osteoblaster som ligger i det inre lagret intill benet (kambium). ). Benets ledytor, fria från periosteum, är täckta av ledbrosk, brosk articularis.

Sålunda inkluderar begreppet ben som ett organ benvävnad, som utgör benets huvudmassa, såväl som benmärg, benhinna, ledbrosk och många nerver och kärl.

Bentillväxt.

Den långvariga tillväxten av organismen och den enorma skillnaden mellan storleken och formen på det embryonala och slutliga benet är sådana att dess omstrukturering under tillväxten är oundviklig; i omstruktureringsprocessen, tillsammans med bildandet av nya osteoner, sker en parallell process av resorption (resorption) av gamla, vars rester kan ses bland de nybildade osteonerna ("interkalerade" plattsystem). Resorption är resultatet av aktiviteten hos speciella celler i benet - osteoklaster (klass, grekisk - brytning).
Tack vare den senares arbete resorberas nästan allt endokondralt ben i diafysen och en hålighet bildas i den (märghåla). Även lagret av perichondralt ben genomgår resorption, men istället för den försvinnande benvävnaden avsätts nya lager på sidan av benhinnan. Som ett resultat växer det unga benet i tjocklek.
Under hela barndomen och tonåren finns ett lager av brosk kvar mellan epifysen och metafysen, kallat epifysbrosk, eller tillväxtplattan. På grund av detta brosk växer benet i längd på grund av multiplikationen av dess celler, som avsätter den mellanliggande brosksubstansen. Därefter upphör cellproliferationen, epifysbrosket dukar under för trycket från benvävnad och metafysen smälter samman med epifysen - synostos (benfusion) erhålls.
Således är ossifiering och bentillväxt resultatet av den vitala aktiviteten hos osteoblaster och osteoklaster, som utför motsatta funktioner av apposition och resorption - skapande och förstörelse. Därför ser vi i exemplet med benutveckling manifestationen av den dialektiska lagen om enhet och motsatsers kamp.

Enligt den beskrivna utvecklingen och funktionen särskiljs följande delar i varje rörformigt ben (se fig. 7):

1. Benkropp, diafys, Det är ett benrör som innehåller gul benmärg hos vuxna och i första hand utför funktionerna stöd och skydd. Rörets vägg består av en tät kompakt substans, substantia compacta, i vilken benplattorna ligger mycket nära varandra och bildar en tät massa. Diafysens kompakta substans är uppdelad i två lager enligt två slags förbening: 1) den yttre kortikalen (cortex) uppstår genom perichondral förbening från perichondrium eller periosteum, varifrån den tar emot blodkärlen som matar den; 2) det inre lagret uppstår genom endokondral förbening och får näring från benmärgskärlen.

Ändarna av diafysen som gränsar till epifysbrosket - metafyser. De utvecklas tillsammans med diafysen, men deltar i tillväxten av ben i längd och består av svampig substans, substantia spongiosa. Cellerna i "bensvampen" innehåller röd benmärg.

2. Ledändarna av varje rörformigt ben, ligger på andra sidan av epifysbrosket, epifyser. De består också av ett svampigt ämne som innehåller röd benmärg, men till skillnad från metafyserna utvecklas de endokondralt från en oberoende förbeningspunkt som ligger i mitten av epifysbrosket; på utsidan bär de en ledyta som är involverad i bildandet av fogen.

3. Benutsprång nära epifysen - apofyser, till vilka muskler och ligament är fästa. Apofyser förbenar sig endokondralt från förbeningspunkter som är oberoende inbäddade i deras brosk och är byggda av svampig substans. I ben som inte är rörformiga, utan utvecklas från flera punkter av förbening, kan också liknande delar urskiljas.

Inert materia är en samling av de ämnen i biosfären i vilka levande organismer inte deltar.[...]

Inert materia är ett ämne som bildas utan deltagande av levande materia. Exempel på inert material är magmatiska bergarter.[...]

Biosfärens materia är skarpt och djupt heterogen (§ 38): levande, inert, biogen och bioinert omfattar och omarrangerar biosfärens alla kemiska processer, i jämförelse med energin hos inert materia redan enorm i historisk tid. Levande materia är den mest kraftfulla geologiska kraften, som växer med tidens gång. Den lever inte av en slump och oberoende av biosfären, utan är en naturlig manifestation av dess fysiska och kemiska organisation. Dess bildning och existens är dess huvudsakliga geologiska funktion (del II).[...]

Inert materia är en icke-levande substans associerad med liv, som inkluderar djupt liggande stenar som kastas ut av vulkaner; vid kontakt med levande materia blir den bioinert.[...]

Inert materia - inte levande materia, i vars bildning levande materia inte deltog.[...]

LEVANDE SUBSTANS - enligt V.I. Vernadsky, "totaliteten av alla levande organismer, i just nu existerande, numeriskt uttryckt i elementär kemisk sammansättning, vikt, energi." Zh.v. är oskiljaktig från biosfären, är en av de mest kraftfulla geokemiska krafterna på vår planet, och har ett antal unika egenskaper (till exempel kan den polarisera ljus, till skillnad från inert materia - Pasteur-Curie-lagen). Se livet.[...]

Ett bioinert ämne är ett ämne som skapas samtidigt av både levande organismer och inerta processer. Det är, enligt V.I. Vernadskys definition, en naturlig struktur av levande och inert materia.[...]

Klassificering av biosfärmaterial föreslagen av V.I. Vernadsky, från en logisk synvinkel, är inte felfri, eftersom de identifierade kategorierna av ämne delvis överlappar varandra. Alltså är materia av kosmiskt ursprung också inert. Atomerna i många grundämnen är både radioaktiva och spridda på samma gång. Bioinert ämne” kan inte betraktas som en speciell typ av ämne, eftersom det består av två ämnen - levande och inert. Till sin natur är det inte en substans, utan ett dynamiskt system, vilket V.I själv framhåller. Vernadsky.[...]

För det tredje har vi materia som bildas av processer där levande materia inte deltar: inert materia, fast, flytande och gasformig, av vilka endast gasformiga och flytande (och dispergerade fasta) är bärare av fri energi på biosfärens yta.[. .. ]

Planetarisk astronomi och levande materia (§ 167). Skapandet av troposfären som en funktion av spridd levande materia i geochores och i hydrosfären (§ 168). Den kemiska grundämnessammansättningen av biosfärens materia är heterogen i termer av energieffekt: levande, inert och bioinert materia. Skillnader inom levande materia. Kemisk grundämnessammansättning av levande materia (171 §). Olika förståelse för den kemiska sammansättningen av levande materia inom växtfysiologi och biogeokemi (§ 172).[...]

Den grundläggande skillnaden mellan levande materia och inert materia är dess omfamning av evolutionsprocessen, som ständigt skapar nya former av levande varelser. Mångfalden av livsformer och deras mångsidighet skapar grunden för en hållbar cirkulation av ämnen och kanaliserade energiflöden. Detta är specificiteten och garantin för biosfärens hållbarhet som ett unikt skal av världen.[...]

En speciell kategori är bioinert ämne. V.I Vernadsky (1926) skrev att den "skapas i biosfären samtidigt av levande organismer och inerta processer, som representerar system av dynamisk jämvikt mellan båda." Organismer spelar en ledande roll i biomonisk materia. Planetens bio-inerta materia är därför jorden, vittringsskorpan, alla naturliga vatten, vars egenskaper beror på aktiviteten hos levande materia på jorden. Följaktligen är biosfären det område av jorden som är täckt av påverkan av levande materia. Livet på jorden är den mest framstående processen på dess yta, som tar emot solens livgivande energi och sätter igång nästan alla kemiska grundämnen i det periodiska systemet.

En jämförelse av den kemiska sammansättningen av jordens levande och inerta materia - jordskorpan och världshavets vatten visar en diskrepans i förekomsten av kemiska grundämnen i inerta komponenter och levande materia (fig. 2.1, a-d). Således är kolhalten i jordskorpan 70 gånger lägre än i levande materia, och kisel är tvärtom mycket högre.[...]

EKOSYSTEM är en uppsättning biotiska och inerta komponenter, som med hjälp av ett externt energiflöde skapar starkare kopplingar (utbyte av materia och information) inom sig än mellan uppsättningen i fråga och dess miljö, vilket säkerställer oändligt lång självreglering och utveckling av det hela under kontrollerande inflytande av biotiska komponenter [...]

Om vi jämför den kemiska sammansättningen av jordens levande och inerta ämnen är det inte svårt att se deras betydande avvikelse. Således är kolhalten i levande materia 70 gånger högre än i inert materia. Levande varelser kännetecknas av selektivitet i absorptionen av element som är nödvändiga för liv, vilket har gett upphov till problemet med brist i biosfären och begränsningen av mängden levande materia på jorden. Vägen ut ur denna situation är en cykel, när ett grundämne, efter att ha gått igenom en serie biologiska och kemiska omvandlingar, återgår till sammansättningen av den ursprungliga kemiska föreningen.[...]

Evolutionsprocessen är enbart inneboende i levande materia. Det finns inga manifestationer av det i vår planets inerta materia. Samma mineraler och bergarter bildades under kryptozoiken som håller på att bildas nu. Undantaget är bioinerta naturliga kroppar, som alltid på ett eller annat sätt är förbundna med levande materia.[...]

Hem särdrag levande materia som helhet är ett sätt att använda energi. Levande varelser är unika naturliga föremål som kan fånga energi som kommer från rymden, främst i form av solljus, och hålla den i form av komplex organiska föreningar(biomassa), överförs till varandra, omvandlas till mekanisk, elektrisk, termisk och andra typer av energi. Inerta (icke-levande) kroppar är inte kapabla till sådana komplexa omvandlingar av energi att de övervägande skingrar den: stenen värms upp under påverkan av solenergi, men kan inte flytta från sin plats eller öka sin massa.[...]

Massan av biosfären, som inkluderar allt organiskt material av biogent ursprung (en komplex blandning av naturliga organiska föreningar, vars huvudsakliga primära källor är växter, eller, enligt definitionen av V.I. Vernadsky, materia skapad och bearbetad av organismer) och inert materia av andra sfärer som upptas av biosfären, uppskattas till 2,5-3,0x1024 g. I biosfären står troposfären för 0,004x1024 g, hydrosfären - 1,4x1024 g och litosfären inom biosfären - 106 g.

Tillstånd av rymd (symmetri) som motsvarar biosfärens levande materia. Den skarpa skillnaden mellan symmetrin hos biosfärens inerta kroppar och symmetrin hos dess levande materia (§ 132, 133). Fyrdimensionell euklidisk rumtid, där tiden är den fjärde dimensionen, och Einsteins rumtid visar sig inte i konkreta symmetrifenomen (§ 134). I levande materia ser vi manifestationer inte bara av rymden, utan av ett speciellt rum - tid, reflekterat i deras symmetri och uttryckt i generationsskiften och åldrande. Evolutionsprocessen som en manifestation av rum - tid. D. Dans princip (§ 137). Sambandet mellan det levande och det inerta. Biogen migration av atomer (§ 138).[...]

Det finns flera dricksvattenstandarder, och vi kommer att beröra de fyra viktigaste: Rysk standard, bestäms av relevant GOST, WHO (World Health Organization) standard, amerikansk standard och EU-standard. De tre sista standarderna ges i boken, tack vare vilka vi kan få information om vad som menas med dricksvatten i Amerika och Europa. De publikationer jag nämnde är uppbyggda på ungefär samma sätt: först finns det tabeller som listar skadliga ämnen och anger högsta tillåtna koncentrationer, och sedan beskrivningar av metoderna för att bestämma koncentrationen av en viss komponent i vatten. Metoderna beskriver i detalj vilka reagenser och instrument som används och hur exakt analyserna utförs. Jag noterar att det i våra tidigare GOSTs finns ett trettiotal sådana tekniker, och i boken finns det dubbelt så många.[...]

I biosfären sker processer som omvandlar oorganiskt, inert material till organiskt material och omvänder omarrangemang av organiskt material till mineralmaterial. Förflyttning och omvandling av ämnen i biosfären utförs med direkt deltagande av levande materia, av vilka alla har specialiserat sig på olika näringsmetoder.

Ovan, i kapitel XV och XVI, anges att i livets fenomen, i aspekten av levande materia, möter vi ett fenomen som skiljer sig skarpt från planetens vanliga inerta substans och är förknippat med ett speciellt rymdtillstånd- tid, som i huvudsak förutsågs av L. Pasteur på 1800-talet, - fenomen av väsentligen kosmisk natur.[...]

I det föregående kapitlet underbyggde jag djupare att den grundläggande skillnaden mellan levande materia och inert materia är förknippad med det speciella tillstånd av rymd (§ 132-133) som upptas av dess kroppar, och att detta rum inte kan vara det euklidiska rummet av tre dimensioner och uttrycks tydligt som ett speciellt rum - tid. Hittills känner vi ännu inte till andra fenomen på vår planet som också skulle motsvara det icke-euklidiska rymden (§ 144).[...]

Här möter vi just det fenomen som kännetecknar planetens levande materia och skarpt kemiskt skiljer den från dess inerta materia. Det är som följer: Medan antalet mineraler - de kemiska föreningar som motsvarar dem - uppskattas till några få tusentals (§ 188), uppskattas antalet olika naturliga organiska föreningar som bygger kroppen av levande materia till hundratusentals, eller snarare miljoner, eftersom i De påverkas av individualitet, som aldrig finns i sådan utsträckning i mineraler, där det finns avlagringarnas individualitet, men inte individernas individualitet.[...]

BIOGEOCHEMISK CYKEL är förflyttning och omvandling av kemiska element genom inert och organisk natur med aktivt deltagande av levande materia. Kemiska element cirkulerar i biosfären längs olika vägar i den biologiska cykeln: de absorberas av levande materia och laddas med energi, sedan lämnar de levande materia och frigör den ackumulerade energin till yttre miljö. Sådana mer eller mindre slutna vägar kallades "biogeokemiska kretslopp" av V.I. Dessa cykler kan delas in i två huvudtyper: 1) cirkulationen av gasformiga ämnen med en reservfond i atmosfären eller hydrosfären (havet) och 2) sedimenten. kretslopp med reservfond i jordskorpan. Levande materia spelar en aktiv roll i alla biogeokemiska kretslopp. energi är enorm, är den mest kraftfulla geologiska kraften, som växer över tiden kretsloppet av typiska biofila element (kol, syre och fosfor som spelar). betydelsefull roll i biosfärens liv.[...]

V.I. Vernadsky betraktade biosfären som ett livsområde, vars grund är interaktionen mellan levande och inert materia: "levande organismer är en funktion av biosfären och är nära förbundna materiellt och energiskt med den, de är en enorm geologisk kraft som avgör det... Organismer representerar levande materia, dvs. helheten av alla levande organismer som för närvarande existerar, numeriskt uttryckt i elementär kemisk sammansättning, vikt, energi. Den är förbunden med miljön genom den biogena strömmen av atomer: dess andning, näring, reproduktion." Enligt V.I. Vernadsky, biogen migration av atomer av kemiska element, orsakad av solenergi och manifesterad i processen för metabolism, tillväxt och reproduktion av organismer, är biosfärens huvudfunktion.[...]

I slutändan är uppenbarligen alla kemiska grundämnen i det periodiska systemet naturligt täckta av levande materia. Detta kan tjäna som en indirekt bekräftelse på att skillnaden mellan planetens levande och inerta materia inte är förknippad med skillnaden i fysikalisk-kemiska manifestationer, utan med en mer allmän skillnad i tillståndet av rum-tid för dessa material-energisystem ( § I4).[...]

I de biokemiska funktionerna av det första och andra slaget möts vi för första gången i en levande form med en skarp skillnad mellan inert och levande materia under geologisk tid. Samtidigt som levande materia förändras till oigenkännlighet i dess former och kontinuerligt och naturligt ger oss miljontals nya arter av organismer och många nya kemiska föreningar, som omfattas av evolutionsprocessen, förblir planetens inerta materia inert, orörlig och, genom karaktären av de reaktioner som inträffar, bara under eoner av århundraden förändras naturligt dess atomär sammansättning en naturlig radioaktiv process som precis börjar avslöja sig för oss (Del I, kapitel. I geologisk tid förblir den praktiskt taget oförändrad i sin morfologiska karaktär. Jämfört med den ständigt rörliga och kemiskt och morfologiskt föränderliga världen av djurorganismer, världen av mineraler förblir orörlig och oförändrad med arkeozoikum, med undantag för biogena mineraler, som skapas av en biokemisk funktion av det andra slaget (§ 195).[...]

Det är först och främst nödvändigt att konstruera den geometri som kan motsvara tillståndet i rymden av levande materia. Samtidigt blir isoleringen av levande materia i den inerta miljö som omger den och Redi-principen att levande saker alltid kommer från levande saker och att det inte finns någon abiogenes helt enkelt tydligt.[...]

Ett ekosystem är ett enda naturligt komplex som bildas av levande organismer och deras livsmiljö, där levande och inerta komponenter är sammankopplade genom metabolism och energi. Ekosystemet är ett självutvecklande termodynamiskt öppet system. I den inhemska litteraturen används det motsvarande begreppet "biogeocenosis".[...]

Korrekt redovisning är en framtidsfråga. Tills vidare får vi nöja oss med en ungefärlig redovisning av andelen levande materia i den inerta naturen som omger den. Jag har gjort sådana beräkningar flera gånger, och jag kommer att ge siffrorna så att läsaren har en klar uppfattning om vad vi pratar om.

När man talar om toxisk koncentration som en slags indikator på toxiciteten hos naturliga antropogena ekosystem, kan man inte låta bli att beröra sådana viktiga begrepp inom ekotoxikologi, som ett skadligt ämne eller giftigt ämne - förorening, metabolism, cancerframkallande, toxicitet till följd av ett överskott av nödvändiga ämnen och föreningar, biogeokemiska egenskaper hos giftiga ämnen och deras kemiskt aktiva migrerande former i miljön naturlig miljö.[ ...]

Jord (enligt V.I. Vernadsky) är en bioinert naturkropp, som upptar en mellanposition mellan biologiska organismer och inerta kroppar (stenar, mineraler). Det är ett gigantiskt ekologiskt system, deltar aktivt i kretsloppet av materia och energi i naturen och upprätthåller atmosfärens gassammansättning. Den viktigaste egenskapen hos marken - fertilitet (förmågan att säkerställa tillväxt och reproduktion av växter) störs som ett resultat av antropogena aktiviteter: bete, plöjning, odling av monokulturer, packning, brott mot den hydrologiska regimen (grundvattennivå), föroreningar. På grund av det faktum att marken är grunden för det biologiska kretsloppet, blir den en källa till migration av förorenade ämnen till hydrosfären, atmosfären och livsmedelsprodukter (genom växter och djur). Byggandet av vägen, som ett resultat av ovanstående skäl, leder till en minskning av markens bördighet.[...]

Detta uttrycks i det faktum att, som jag redan har antytt, vi inte någonstans i naturen observerar abiogenes - bildandet av en levande organism direkt från en inert miljö, att sambandet mellan levande materia och den inerta miljön som omger den endast manifesteras i det biogena flödet av atomer. Organismer förökar sig genom generationer och föds. Denna process, som vi nu vet, varar miljarder år, och vi känner inte någonstans på jorden spår av tid där det inte finns någon levande materia (§ 114-116).[...]

Under påverkan av livet är en betydande del av atomerna som utgör jordytan i kontinuerlig, intensiv rörelse. Levande materia har förmågan att genomgå plastisk förändring, anpassa sig till förändringar i miljön och har sin egen evolutionsprocess, som visar sig i förändringar med den geologiska tidens gång, oavsett förändringar i miljön. Under loppet av geologisk tid ökar styrkan hos levande materias inverkan på biosfären, och dess påverkan på biosfärens inerta materia ökar. Tack vare evolutionen av arter, som är kontinuerlig och aldrig slutar, påverkan av levande materia på miljö, som sträcker sig till alla naturliga bioinerta och biogena kroppar som spelar en viktig roll i biosfären, jordar, terrestra och grundvatten. Jordarna och floderna i Devon, till exempel, skiljer sig från jordmånen i tertiären och vår tideräkning. Biosfärens evolution i sig orsakar en intensifiering av den levande materiens evolutionära process.[...]

Således, - betonar V.I. Vernadsky, - rörelsen av molekyler som genereras av liv kan spåras i hela biosfären; den täcker hela stratosfären, hela havsregionen, vilda djur och växter sushi. Du kan fånga dess manifestation i en fri atmosfär - i stratosfären och vidare till planetens extrema gräns. Vi kan bevisa dess inflytande långt bortom livets rike i jordens djupa lager, i områden av metamorfos som är helt främmande för oss." Levande materias enorma geokemiska roll bestäms av det faktum att grundämnen finns i den i mer energitillstånd(på grund av ackumulering av solenergi) än i inert materia.[...]

Biogeocenosis (från bio, grekiska geo - jord och koinos - gemenskap). Ett homogent område av jordens yta med en viss sammansättning av levande (biocenoser) och inerta (jordskikt av atmosfären, solenergi, jord, etc.) komponenter, förenade genom utbyte av materia och energi till ett enda naturligt komplex . Termen föreslogs av V.N. Sukachev. Helheten av biogeocenoser bildar jordens biogeocenotiska noipoe, d.v.s. hela biosfären, och en separat biogeocenos representerar dess elementära enhet.[...]

Alla miljöfaktorer kan generellt delas in i två stora kategorier: abiotiska (eller abiogena) - faktorer av livlös eller inert natur: klimat, kosmisk, jordmån; biotiska (eller biogena) - faktorer av levande natur. Abiotiska komponenter inkluderar materia och energi, biotiska komponenter inkluderar gener, celler, organ, organismer, populationer, samhällen.[...]

Sålunda betonar V.I. Vernadsky biosfärens planetariska och kosmiska natur. Biosfärlärans viktigaste ståndpunkt är att atomer från levande materia passerar in i biosfärens inerta materia och tillbaka, det vill säga ett utbyte av ämnen sker. Denna övergång av atomer uttrycks i oändlig andning, näring, reproduktion, och dessa processer stöds och skapas av solens kosmiska energi.[...]

V.I. Vernadsky kallade biosfären jordens skal, i vilken levande organismer spelade och fortsätter att spela en viktig roll. Han noterade att biosfären består av flera typer av ämnen: biogena, inerta, bioinerta och levande. Biogen materia - geologiska stenar (kol, olja, kalksten, etc.) skapade av levande organismers aktivitet och fungerar som en kraftfull energikälla. Inert materia bildas under processer utan deltagande av levande kroppar.

V.I. Vernadsky betonade att "biosfären är jordens yttre skal, området för livsfördelning, som inkluderar alla levande organismer, såväl som hela den livlösa miljön i deras livsmiljö, medan det finns ett kontinuerligt material- och energiutbyte mellan inerta naturliga kroppar och levande ämnen, uttryckta i rörelseatomer orsakade av levande materia. Detta utbyte under tidens lopp uttrycks av en naturligt föränderlig jämvikt, som ständigt strävar efter stabilitet.” Därefter överväger vi främst de allmänna mönstren för relationer mellan naturen och det mänskliga samhället.[...]

Tillsammans med dynamik kännetecknas biogeocenoser också av stabilitet över tid, vilket beror på att moderna naturliga biogeocenoser är resultatet av långvarig och djup anpassning av levande komponenter till varandra och till komponenterna i den inerta miljön. Därför kan biogeocenoser som avlägsnats från ett stabilt tillstånd av en eller annan anledning, efter att de har eliminerats, återställas i en form nära den ursprungliga och återgå till de ursprungliga nivåerna av storleken på assimileringen av de trofiska nivåerna i den ekologiska pyramiden. Därför, på grund av det faktum att assimilering är en inneboende process i alla levande varelser, som representerar en av aspekterna av metabolism och energi med bildningen komplexa ämnen, som utgör organismer av enklare organismer och aktivt reagerar på störningar av noocenoser, sedan dess inblandning i att bedöma störningar, föroreningar, effekter och omvandlingar av noocenoser ekologiska system verkar vara ett mycket motiverat tillvägagångssätt.[...]

Symmetri i vetenskapssystemet som en doktrin om geometriska egenskaper jordens tillstånd, d.v.s. geologiska utrymmen, deras komplexitet och heterogenitet (§ 125). Naturvetenskapens logik. Symmetris historia: vardagsförståelse och dess utveckling inom vetenskapen. Olika symmetrier av levande ämnen och naturliga inerta kroppar (§ 126). Kristallrum och Fedorov-grupper (§ 127). Äkta och idealisk enkristall. Manifestationer av tid. Idealiska och verkliga kristallina utrymmen (§ 128). Dissymmetri av Curie och Pasteur och tillstånd i rymden (§ 129).[...]

Biosfären (grekiska bios-liv, sphaira-sfär) är den del av jordklotet inom vilken liv existerar, som är jordens skal, bestående av atmosfären, hydrosfären och den övre delen av litosfären, som är ömsesidigt förbundna med komplex biokemiska cykler för migration av materia och energi. Den övre gränsen för biosfärens liv begränsas av den intensiva koncentrationen av ultravioletta strålar; lägre - hög temperatur på jordens inre (över 100 ° C). Endast lägre organismer - bakterier - når sina yttersta gränser. V.I. Vernadsky, skaparen av den moderna doktrinen om biosfären, betonade att biosfären inkluderar den faktiska "levande filmen" av jorden (summan av levande organismer som bebor jorden vid varje givet ögonblick, planetens "levande materia) och regionen med "tidigare sfärer" beskrev distributionen av biogena sedimentära bergarter på jorden. Således är biosfären en specifikt organiserad enhet av alla levande och mineraliska element. Interaktionen mellan dem manifesteras i flöden av energi och materia på grund av energin från solstrålning. Biosfären är det största (globala) ekosystemet på jorden - ett område med systemisk interaktion mellan levande och inert materia på planeten. Enligt definitionen av V.I. Vernadsky, "bestäms gränserna för biosfären i första hand av livets existensfält."[...]

V.I. Vernadsky. Enligt hans definition är biosfären det yttre skalet (sfären) på jorden, området för livsfördelning (bios - liv). Enligt de senaste uppgifterna är biosfärens tjocklek 40...50 km. Den inkluderar den nedre delen av atmosfären (upp till en höjd av 25...30 km, d.v.s. upp till ozonskiktet), nästan hela hydrosfären (floder, hav och hav) och den övre delen av jordskorpan - den litosfären (upp till ett djup av 3 km). De viktigaste komponenterna i biosfären är: levande materia (växter, djur och mikroorganismer); biogen substans (organiska och organominerala produkter skapade av levande organismer genom geologisk historia - kol, olja, torv, etc.); inert material (stenar av oorganiskt ursprung och vatten); bioinert ämne (en produkt av syntesen av levande och icke-levande ting, dvs sedimentära bergarter, jordar, silt). Vernadsky bevisade att alla tre skal på jorden är förknippade med levande materia, vilket har en kontinuerlig inverkan på den livlösa naturen.