مقدمة

المحيط الحيوي (بالمعنى الحديث) هو نوع من قشرة الأرض ، تحتوي على مجموع الكائنات الحية وهذا الجزء من مادة الكوكب الذي يتم تبادله باستمرار مع هذه الكائنات. يغطي الغلاف الحيوي الجزء السفلي من الغلاف الجوي والغلاف المائي والجزء العلوي من الغلاف الصخري. يشير مفهوم "المادة الحية" إلى مجموع الكائنات الحية في المحيط الحيوي. تشمل منطقة التوزيع الجزء السفلي من الغلاف الجوي (الغلاف الجوي) ، وقشرة الماء بالكامل (الغلاف المائي) ، والجزء العلوي من الغلاف الصخري (الغلاف الصخري). تم تقديم هذا المفهوم بواسطة V.I. فيرنادسكي. وأشار إلى أن هناك تبادلًا مستمرًا للطاقة بين الجزء الخامل الذي لا حياة له من المحيط الحيوي ، والأجسام الطبيعية الخاملة والكائنات الحية التي تعيش فيه. تلعب المادة الحية الدور الأكثر أهمية مقارنة بالمواد الأخرى في المحيط الحيوي ، وتؤدي عددًا من الوظائف المهمة.

وظيفة الطاقة

يتم تنفيذ وظيفة الطاقة بشكل أساسي عن طريق النباتات ، والتي تقوم ، في عملية التمثيل الضوئي ، بتجميع الطاقة الشمسية في شكل مركبات عضوية مختلفة. لكي يتواجد المحيط الحيوي ويتطور ، فإنه يحتاج إلى الطاقة. ليس لديها مصادر الطاقة الخاصة بها ويمكنها فقط استهلاك الطاقة من مصادر خارجية. المصدر الرئيسي للمحيط الحيوي هو الشمس. بالمقارنة مع الشمس ، فإن مساهمة الموردين الآخرين للطاقة (الحرارة الداخلية للأرض ، وطاقة المد والجزر ، والإشعاع الكوني) في عمل الغلاف الحيوي لا تكاد تذكر (حوالي 0.5 ٪ من جميع الطاقة التي تدخل المحيط الحيوي). ضوء الشمس للغلاف الحيوي هو طاقة مشعة متناثرة ذات طبيعة كهرومغناطيسية. ما يقرب من 99 ٪ من هذه الطاقة التي تدخل الغلاف الحيوي يمتصها الغلاف الجوي والغلاف المائي والغلاف الصخري ، وتشارك أيضًا في العمليات الفيزيائية والكيميائية التي تسببها (حركة الهواء والماء ، والعوامل الجوية ، وما إلى ذلك) فقط حوالي 1 ٪ تتراكم في الرابط الأساسي لامتصاصه وينتقل إلى المستهلكين في شكل مركّز. وفقًا لفيرنادسكي ، فإن كائنات الكلوروفيل الخضراء ، والنباتات الخضراء ، هي الآلية الرئيسية للمحيط الحيوي ، الذي يلتقط أشعة الشمس ويخلق أجسامًا كيميائية عن طريق التمثيل الضوئي - وهو نوع من الطاقة الشمسية المعلبة ، والتي تصبح طاقتها فيما بعد مصدرًا للطاقة الكيميائية الفعالة. للمحيط الحيوي ، وإلى حد كبير - قشرة الأرض بأكملها. بدون عملية تراكم الطاقة هذه ونقلها عن طريق المادة الحية ، سيكون من المستحيل تطوير الحياة على الأرض وتكوين المحيط الحيوي الحديث.

كانت كل مرحلة لاحقة في تطور الحياة مصحوبة بامتصاص متزايد للطاقة الشمسية من قبل المحيط الحيوي. في الوقت نفسه ، زادت كثافة الطاقة للنشاط الحيوي للكائنات في بيئة طبيعية متغيرة ، وكان تراكم الطاقة ونقلها يتم دائمًا عن طريق المادة الحية. تشكل المحيط الحيوي الحديث نتيجة لتطور طويل تحت تأثير مجموعة من العوامل الكونية والجيوفيزيائية والجيوكيميائية. كانت الشمس المصدر الأولي لجميع العمليات التي حدثت على الأرض ، لكن التمثيل الضوئي لعب الدور الرئيسي في تكوين المحيط الحيوي وتطوره لاحقًا. يرتبط الأساس البيولوجي لنشأة المحيط الحيوي بظهور الكائنات الحية القادرة على استخدام مصدر خارجي للطاقة ، في هذه الحالة طاقة الشمس ، لتكوين المواد العضوية اللازمة للحياة من أبسط المركبات.

يُفهم التمثيل الضوئي على أنه تحول النباتات الخضراء والكائنات الدقيقة التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي بمشاركة الطاقة الضوئية والأصباغ الماصة للضوء (الكلوروفيل ، إلخ) لأبسط المركبات (الماء وثاني أكسيد الكربون والعناصر المعدنية) إلى مواد عضوية معقدة ضرورية للحياة. لجميع الكائنات الحية. تستمر العملية على النحو التالي. يتفاعل فوتون من ضوء الشمس مع جزيء الكلوروفيل الموجود في البلاستيدات الخضراء للورقة الخضراء ، مما يؤدي إلى إطلاق إلكترون من إحدى ذراته. يتفاعل هذا الإلكترون ، الذي يتحرك داخل البلاستيدات الخضراء ، مع جزيء ADP ، والذي ، بعد أن تلقى طاقة إضافية كافية ، يتحول إلى جزيء ATP ، وهو مادة حاملة للطاقة. يساهم جزيء ATP المتحمس في خلية حية تحتوي على الماء وثاني أكسيد الكربون في تكوين جزيئات السكر والأكسجين ، بينما يفقد نفسه بعض طاقته ويتحول إلى جزيء ADP.

نتيجة لعملية التمثيل الضوئي ، يمتص الغطاء النباتي للكرة الأرضية سنويًا حوالي مائتي مليار طن من ثاني أكسيد الكربون ويطلق ما يقرب من مائة وخمسة وأربعين مليار طن من الأكسجين الحر في الغلاف الجوي ، مع تكوين أكثر من مائة مليار طن من المواد العضوية. إذا لم يكن الأمر يتعلق بالنشاط الحيوي للنباتات ، فإن جزيئات الأكسجين النشطة للغاية ستدخل في تفاعلات كيميائية مختلفة ، وسيختفي الأكسجين الحر من الغلاف الجوي في حوالي عشرة آلاف عام. لسوء الحظ ، فإن تقليص الإنسان للغطاء الأخضر للكوكب يشكل تهديدًا حقيقيًا لتدمير المحيط الحيوي الحديث. في عملية التمثيل الضوئي ، بالتزامن مع تراكم المواد العضوية وإنتاج الأكسجين ، تمتص النباتات جزءًا من الطاقة الشمسية وتحتفظ بها في المحيط الحيوي. يستخدم حوالي 1٪ من الطاقة الشمسية التي تسقط على الأرض في عملية التمثيل الضوئي. ربما يرتبط هذا الرقم المنخفض بتركيز منخفض لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي والغلاف المائي. كل عام ، تربط الكائنات الحية الضوئية على اليابسة والمحيطات حوالي 3 * 1018 كيلوجول من الطاقة الشمسية ، أي حوالي عشرة أضعاف الطاقة التي يستخدمها الجنس البشري.

على عكس النباتات الخضراء ، تقوم بعض مجموعات البكتيريا بتجميع المواد العضوية ليس من الطاقة الشمسية ، ولكن من الطاقة المنبعثة أثناء تفاعلات الأكسدة لمركبات الكبريت والنيتروجين. هذه العملية تسمى التخليق الكيميائي. في تراكم المواد العضوية في المحيط الحيوي ، بالمقارنة مع التمثيل الضوئي ، تلعب دورًا ضئيلًا. داخل النظام البيئي ، يتم توزيع الطاقة في شكل غذاء بين الحيوانات. المواد العضوية التي يتم تصنيعها بواسطة النباتات الخضراء والبكتيريا الكيميائية (السكريات والبروتينات وما إلى ذلك) ، والتي تنتقل على التوالي من كائن حي إلى آخر في عملية تغذيتها ، تنقل الطاقة الموجودة فيها. تأكل الحيوانات العاشبة النباتات ، والتي بدورها تصبح ضحية للحيوانات المفترسة ، إلخ. هذا التدفق المنتظم والمنظم للطاقة هو نتيجة لوظيفة الطاقة للمادة الحية في المحيط الحيوي.

انتهت فترة طويلة من التطور السابق للبيولوجيا لكوكبنا ، والتي تحددها عمل العوامل الفيزيائية والكيميائية ذات الطبيعة غير الحية ، بقفزة نوعية - ظهور الحياة العضوية. منذ لحظة ظهورها ، تتواجد الكائنات الحية وتتطور في تفاعل وثيق مع الطبيعة غير الحية ، وأصبحت العمليات في الطبيعة الحية على سطح كوكبنا هي السائدة. تحت تأثير الطاقة الشمسية ، يتم تطوير نظام (مقياس كوكبي) جديد بشكل أساسي - المحيط الحيوي.ينقسم المحيط الحيوي إلى:

♦ مادة حية تتكون من مزيج من الكائنات الحية ؛

مادة حيوية المنشأ ، يتم إنشاؤها في عملية النشاط الحيوي للكائنات (غازات الغلاف الجوي ، الفحم ، الحجر الجيري ، إلخ) ؛

♦ مادة خاملة تتكون بدون مشاركة الكائنات الحية (الصخور الأساسية ، الحمم البركانية من البراكين ، النيازك) ؛

♦ مادة bioinert ، وهي نتيجة مشتركة للنشاط الحيوي للكائنات والعمليات غير الحيوية (التربة).

يرجع تطور المحيط الحيوي إلى ثلاث مجموعات من العوامل المترابطة بشكل وثيق: تطور كوكبنا كجسم كوني والتحولات الكيميائية التي تحدث في أعماقها ، والتطور البيولوجي للكائنات الحية ، وتطور المجتمع البشري.

يتم تحديد حدود الحياة من خلال عوامل بيئة الأرض التي تمنع وجود الكائنات الحية. يمر الحد العلوي للغلاف الحيوي على ارتفاع حوالي 20 كم من سطح الأرض ويتم تحديده بواسطة طبقة الأوزون ، التي تحبس جزء الموجة القصيرة من الأشعة فوق البنفسجية الشمسية المدمرة للحياة. في الغلاف المائي لقشرة الأرض ، تعيش الكائنات الحية في جميع مياه المحيط العالمي - يصل عمقها إلى 10-11 كم. في الغلاف الصخري ، تحدث الحياة على عمق 3.5-7.5 كم ، ويرجع ذلك إلى درجة حرارة باطن الأرض ومستوى تغلغل الماء في الحالة السائلة.

أَجواء.يتكون الغلاف الغازي للأرض بشكل أساسي من النيتروجين والأكسجين. يحتوي على كميات صغيرة من ثاني أكسيد الكربون (0.003٪) والأوزون. تؤثر حالة الغلاف الجوي بشكل كبير على العمليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية على سطح الأرض وفي البيئة المائية. لعمليات الحياة أهمية خاصة: الأكسجينتستخدم للتنفس وتمعدن المواد العضوية الميتة ؛ ثاني أكسيد الكربون،تستخدم من قبل النباتات الخضراء في عملية التمثيل الضوئي. الأوزونإنشاء شاشة تحمي سطح الأرض من الأشعة فوق البنفسجية. تشكل الغلاف الجوي نتيجة النشاط البركاني القوي وبناء الجبال ، ظهر الأكسجين بعد ذلك بكثير كنتيجة لعملية التمثيل الضوئي.

المحيط المائي.الماء عنصر مهم في المحيط الحيوي وشرط ضروري لوجود الكائنات الحية. من الأهمية بمكان الغازات المذابة في الماء: الأكسجين وثاني أكسيد الكربون. يختلف محتواها بشكل كبير حسب درجة الحرارة ووجود الكائنات الحية. يحتوي الماء على 60 مرة من ثاني أكسيد الكربون أكثر من الغلاف الجوي. تم تشكيل الغلاف المائي فيما يتعلق بتطور العمليات الجيولوجية في الغلاف الصخري ، حيث تم إطلاق كمية كبيرة من بخار الماء.

ليثوسفير.يقع الجزء الأكبر من الكائنات الحية في الغلاف الصخري في طبقة التربة التي لا يتجاوز عمقها عدة أمتار. تتكون التربة من مواد غير عضوية (رمل ، طين ، أملاح معدنية) تتشكل أثناء تدمير الصخور ، ومواد عضوية - نفايات الكائنات الحية.

المادة الحيةفي المحيط الحيوي ينفذما يلي مهم المهام:

1. وظيفة الطاقة - امتصاص الطاقة الشمسية والطاقة أثناء التخليق الكيميائي ، ونقل المزيد من الطاقة عبر السلسلة الغذائية.

2. وظيفة التركيز - التراكم الانتقائي لبعض المواد الكيميائية.

3. وظيفة تشكيل البيئة - تحول المعلمات الفيزيائية والكيميائية للبيئة.

4. وظيفة النقل - نقل المواد في الاتجاهات الرأسية والأفقية.

5. وظيفة مدمرة - تمعدن المواد غير الحيوية ، تحلل المواد غير العضوية غير الحية.

السؤال 2

إن وجود كائن حي أمر مستحيل دون إدراك ومعالجة المعلومات من البيئة الخارجية والداخلية. يتم تنفيذ كلتا العمليتين على أساس عمل الأنظمة الحسية. تقوم الأجهزة الحسية بتحويل المنبهات الكافية إلى نبضات عصبية ونقلها إلى الجهاز العصبي المركزي. في مستويات مختلفة من الدماغ ، يتم تصفية هذه الإشارات ومعالجتها وتحويلها. تنتهي هذه العملية بأحاسيس واعية ، تمثيلات ، التعرف على الصور ، إلخ.

قائم على المعلومات الحسيةيتم تنظيم عمل جميع الأعضاء الداخلية. المعلومات الحسية هي عامل مهم في السلوك ، والتكيف البشري مع ظروف الوجود. إنه أيضًا شرط مهم للنشاط البشري النشط وشرط لتكوين الشخص وتطوره كشخص. يتكون الجهاز الحسي من ثلاثة أقسام مترابطة: هامشية وموصلة ومركزية.

يتكون الجزء المحيطي من النظام الحسي (المحلل) بواسطة المستقبلات. المستقبلات هي نهايات عصبية أو خلايا عصبية متخصصة تستجيب للتغيرات في العالم الخارجي أو الداخلي وتحولها إلى نبضات عصبية. حسب التركيب ، يمكن أن تكون المستقبلات بسيطة (مستقبلات الحساسية العامة - اللمس ، الضغط ، الألم ، درجة الحرارة - يوجد المزيد منها في الجسم) ومعقدة (تستجيب لمحفزات محددة تعمل في مناطق محدودة من جسم الإنسان - مستقبلات الذوق والشم والبصر والسمع والتوازن).

يتكون الجزء السلكي في الجهاز الحسي من الخلايا العصبية التي تنقل المعلومات من المستقبلات إلى القشرة الدماغية.

التقسيم المركزي للجهاز الحسيتشكل مناطق تحت قشرية مختلفة من الدماغ تابعة لمناطق القشرة الدماغية (المناطق القشرية) التي تتلقى المعلومات من المستقبلات.

تعمل جميع أجزاء المحلل ككل واحد ، ويؤدي انتهاك نشاط أي جزء إلى انتهاك وظائف المحلل.

يوجد في جسم الإنسان أنظمة بصرية وسمعية وشمية وتذوقية ودهليزية ، بالإضافة إلى نظام الحسية الجسدية (الذي توجد مستقبلاته بشكل رئيسي في الجلد وإدراك اللمس والضغط والحرارة والبرودة والألم والاهتزاز والحركات في المفاصل والعضلات) والحشوية جهاز حسي يتلقى المعلومات من المستقبلات الموجودة على الأعضاء الداخلية (أي التغيرات في البيئة الداخلية للجسم).

كل جهاز حسي لديه حساسية وعتبة تحفيز. يمكن أن تتكيف مع عمل الحافز المستمر. يقوم بإجراء التحليل الأولي للمعلومات على مستوى المستقبلات ، واختيار تهيجات كبيرة. تم التحقق من التحليلات اللاحقة للمعلومات في النبضات العصبية التي أجرتها الأقسام المركزية (المناطق تحت القشرية والقشرة الدماغية). كلما اقتربت من القشرة ، تقل كمية المعلومات بشكل حاد - يتم منع الروابط إلى الدماغ من الإشارات الخاطئة أو غير المهمة).

من أجل الإدراك الطبيعي للعالم الخارجي ، من الضروري أن تدخل المعلومات جميع أنواع الأنظمة الحسية. يمكن أن يؤدي التغيير في نظام حسي واحد إلى تغيير نشاط الأنظمة الحسية الأخرى.

متنوع أنظمة حسيةتبدأ في العمل في فترات مختلفة من التطور. كقاعدة عامة ، في وقت الولادة ، يتم تشكيل القسم المحيطي بالكامل. بعد الولادة ، يتغير قسم الأسلاك (يحدث تكوّن النخاع في الألياف العصبية خلال الأشهر الأولى من الحياة). تنضج المقاطع القشرية اللاحقة للأنظمة الحسية. إن نضجهم هو الذي يحدد ملامح عمل أعضاء الحس.

مفهوم المحلل

يمثله قسم الإدراك - مستقبلات شبكية العين والأعصاب البصرية ونظام التوصيل والمناطق المقابلة من القشرة في الفصوص القذالية للدماغ.

لا يرى الإنسان بعينيه ، بل من خلال عينيه ، حيث تنتقل المعلومات عبر العصب البصري ، والتجاعيد ، والمسالك البصرية إلى مناطق معينة من الفصوص القذالية للقشرة الدماغية ، حيث تكون صورة العالم الخارجي الذي نراه شكلت. تشكل كل هذه الأعضاء محللنا البصري أو نظامنا البصري.

يسمح لنا وجود عينين بجعل رؤيتنا مجسمة (أي تكوين صورة ثلاثية الأبعاد). ينقل الجانب الأيمن من شبكية العين من خلال العصب البصري "الجانب الأيمن" من الصورة إلى الجانب الأيمن من الدماغ ، وينقل الجانب الأيسر من الشبكية الشيء نفسه. ثم يربط جزأا الصورة - الأيمن والأيسر - الدماغ معًا.

نظرًا لأن كل عين تدرك صورتها "الخاصة بها" ، إذا تعرضت حركة مفصل العين اليمنى واليسرى للاضطراب ، فقد تتعطل الرؤية ثنائية العين. ببساطة ، ستبدأ في رؤية صورة مزدوجة ، أو سترى صورتين مختلفتين تمامًا في نفس الوقت.

هيكل العين

يمكن تسمية العين بجهاز بصري معقد. وتتمثل مهمتها الرئيسية في "نقل" الصورة الصحيحة إلى العصب البصري.

الوظائف الرئيسية للعين:

نظام بصري يعرض صورة ؛

نظام يدرك و "يشفر" المعلومات المستلمة للدماغ.

· نظام دعم الحياة "خدمة".

القرنية هي الغشاء الشفاف الذي يغطي الجزء الأمامي من العين. لا توجد أوعية دموية فيه ، وله قوة انكسار كبيرة. مدرج في النظام البصري للعين. حدود القرنية على الغلاف الخارجي المعتم للعين - الصلبة الصلبة.

الغرفة الأمامية للعين هي الفراغ بين القرنية والقزحية. إنه مليء بسائل باطن العين.

القزحية على شكل دائرة بها ثقب بداخلها (التلميذ). تتكون القزحية من عضلات ، مع تقلص واسترخاء يتغير حجم التلميذ. يدخل المشيمية في العين. القزحية هي المسؤولة عن لون العينين (إذا كانت زرقاء ، فهذا يعني أن بها القليل من الخلايا الصبغية ، وإذا كانت بنية اللون ، فهناك العديد منها). تؤدي نفس وظيفة فتحة العدسة في الكاميرا ، حيث تقوم بضبط خرج الضوء.

التلميذ هو ثقب في القزحية. أبعاده تعتمد عادة على مستوى الإضاءة. كلما زاد الضوء ، كان التلميذ أصغر.

العدسة هي "العدسة الطبيعية" للعين. إنه شفاف ومرن - يمكنه تغيير شكله ، "يركز" على الفور تقريبًا ، نظرًا لأن الشخص يرى جيدًا في كل من القرب والبعد. وهي تقع في الكبسولة التي يمسكها الحزام الهدبي. العدسة ، مثل القرنية ، هي جزء من النظام البصري للعين.

الجسم الزجاجي مادة شفافة تشبه الهلام توجد في مؤخرة العين. يحافظ الجسم الزجاجي على شكل مقلة العين ويشارك في التمثيل الغذائي داخل العين. مدرج في النظام البصري للعين.

شبكية العين - تتكون من مستقبلات ضوئية (حساسة للضوء) وخلايا عصبية. تنقسم خلايا المستقبل الموجودة في شبكية العين إلى نوعين: المخاريط والقضبان. في هذه الخلايا ، التي تنتج إنزيم رودوبسين ، يتم تحويل طاقة الضوء (الفوتونات) إلى طاقة كهربائية للأنسجة العصبية ، أي تفاعل ضوئي كيميائي.

القضبان حساسة للغاية للضوء وتسمح لك بالرؤية في الإضاءة المنخفضة ، كما أنها مسؤولة عن الرؤية المحيطية. على العكس من ذلك ، تتطلب المخاريط مزيدًا من الضوء لعملها ، لكنها هي التي تسمح لك برؤية التفاصيل الدقيقة (المسؤولة عن الرؤية المركزية) ، مما يجعل من الممكن تمييز الألوان. أكبر تركيز للمخاريط يكون في النقرة (البقعة) ، وهي المسؤولة عن أعلى حدة بصرية. تكون الشبكية متاخمة للمشيمية ، لكنها غير محكمة في كثير من المناطق. ومن هنا تميل إلى التقشر في أمراض الشبكية المختلفة.

الصلبة - قشرة خارجية غير شفافة لمقلة العين ، تمر أمام مقلة العين إلى قرنية شفافة. 6 عضلات حركية للعين متصلة بالصلبة. يحتوي على عدد قليل من النهايات العصبية والأوعية الدموية.

المشيمية - يبطن الصلبة الصلبة الخلفية ، المجاورة لشبكية العين ، والتي ترتبط بها ارتباطًا وثيقًا. المشيمية مسؤولة عن إمداد الدم إلى الهياكل داخل العين. في أمراض الشبكية ، غالبًا ما تشارك في العملية المرضية. لا توجد نهايات عصبية في المشيمية ، لذلك ، عندما يكون مريضًا ، لا يحدث الألم ، وعادة ما يشير إلى نوع من الخلل الوظيفي.

العصب البصري - بمساعدة العصب البصري ، تنتقل الإشارات من النهايات العصبية إلى الدماغ.

العيون - عضو الرؤية - يمكن مقارنتها بنافذة تطل على العالم الخارجي. ما يقرب من 70 ٪ من جميع المعلومات التي نتلقاها بمساعدة الرؤية ، على سبيل المثال ، حول شكل الأشياء وحجمها ولونها والمسافة بينها وما إلى ذلك. يتحكم المحلل البصري في النشاط الحركي والعمالي للشخص ؛ بفضل الرؤية يمكننا دراسة الخبرة التي راكمتها البشرية من الكتب وشاشات الكمبيوتر.

يتكون جهاز الرؤية من مقلة العين وجهاز مساعد. الجهاز المساعد هو الحاجبين والجفون والرموش والغدة الدمعية والقنوات الدمعية والعضلات الحركية للعين والأعصاب والأوعية الدموية

الحواجب والرموش تحمي العينين من الغبار. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الحاجبين يحولان العرق المتدفق من الجبهة. يعلم الجميع أن الشخص يومض باستمرار (2-5 حركات جفن في دقيقة واحدة). لكن هل يعرفون لماذا؟ اتضح أن سطح العين في لحظة الوميض يبلل بسائل مسيل للدموع ، مما يحميها من الجفاف ، وفي نفس الوقت يتم تنظيفها من الغبار. يتم إنتاج السائل الدمعي بواسطة الغدة الدمعية. يحتوي على 99٪ ماء و 1٪ ملح. يتم إطلاق ما يصل إلى 1 جرام من السائل المسيل للدموع يوميًا ، ويتجمع في الزاوية الداخلية للعين ، ثم يدخل في القناة الدمعية ، مما يؤدي إلى دخوله في التجويف الأنفي. إذا بكى شخص ما ، فإن السائل الدمعي ليس لديه الوقت للخروج من خلال الأنابيب في التجويف الأنفي. ثم تتدفق الدموع عبر الجفن السفلي وتقطر على الوجه.

تقع مقلة العين في عمق الجمجمة - محجر العين. له شكل كروي ويتكون من قلب داخلي مغطى بثلاثة أغشية: خارجي - ليفي ، وسط - وعائي وداخلي - شبكي. ينقسم الغشاء الليفي إلى الجزء الخلفي المعتم - الألبوجينيا ، أو الصلبة ، والجزء الأمامي الشفاف - القرنية. القرنية عبارة عن عدسة محدبة مقعرة يدخل الضوء من خلالها إلى العين. يقع المشيمى تحت الصلبة. الجزء الأمامي يسمى القزحية ، ويحتوي على الصبغة التي تحدد لون العينين. يوجد في وسط القزحية ثقب صغير - التلميذ ، الذي يمكن أن يتوسع أو ينقبض بشكل انعكاسي بمساعدة العضلات الملساء ، ويمرر الكمية اللازمة من الضوء إلى العين.

المشيمية نفسها تتخللها شبكة كثيفة من الأوعية الدموية التي تغذي مقلة العين. من الداخل ، توجد طبقة من الخلايا الصبغية التي تمتص الضوء بجوار المشيمية ، لذلك لا يتشتت الضوء أو ينعكس داخل مقلة العين.

مباشرة خلف التلميذ توجد عدسة شفافة ثنائية الوجه. يمكنه تغيير انحناءه بشكل انعكاسي ، مما يوفر صورة واضحة لشبكية العين - القشرة الداخلية للعين. توجد المستقبلات في شبكية العين: العصي (مستقبلات ضوء الشفق التي تميز الضوء عن الظلام) والأقماع (لديها حساسية أقل للضوء ، لكنها تميز الألوان). تقع معظم المخاريط في الشبكية مقابل الحدقة في البقعة. بجانب هذه البقعة توجد نقطة خروج العصب البصري ، ولا توجد مستقبلات هنا ، لذلك تسمى النقطة العمياء.

داخل العين مليء بجسم زجاجي شفاف وعديم اللون.

تصور المحفزات البصرية. يدخل الضوء إلى مقلة العين من خلال التلميذ. تعمل العدسة والجسم الزجاجي على توصيل أشعة الضوء وتركيزها على شبكية العين. تضمن ست عضلات حركية للعين أن يكون موضع مقلة العين بحيث تسقط صورة الجسم بالضبط على شبكية العين ، على البقعة الصفراء.

في مستقبلات شبكية العين ، يتم تحويل الضوء إلى نبضات عصبية ، والتي تنتقل على طول العصب البصري إلى الدماغ عبر نوى الدماغ المتوسط ​​(الدرنات العلوية للرباعية) والدماغ البيني (النواة البصرية للمهاد) - إلى البصري منطقة القشرة الدماغية ، وتقع في المنطقة القذالية. إن إدراك اللون والشكل وإضاءة الشيء وتفاصيله ، التي بدأت في شبكية العين ، تنتهي بالتحليل في القشرة البصرية. يتم جمع جميع المعلومات هنا ، ويتم فك تشفيرها وتلخيصها. نتيجة لذلك ، يتم تكوين فكرة عن الموضوع.

اضطرابات بصرية.تتغير رؤية الناس مع تقدم العمر ، حيث تفقد العدسة مرونتها والقدرة على تغيير انحناءها. في هذه الحالة ، يتم تشويش صورة الكائنات المتقاربة - يتطور طول النظر. عيب بصري آخر هو قصر النظر ، عندما لا يرى الناس الأشياء البعيدة جيدًا ؛ يتطور بعد الإجهاد لفترة طويلة ، والإضاءة غير المناسبة. غالبًا ما يحدث قصر النظر عند الأطفال في سن المدرسة بسبب نظام العمل غير السليم ، والإضاءة السيئة في مكان العمل. مع قصر النظر ، تكون صورة الجسم مركزة أمام الشبكية ، ومع طول النظر يكون خلف الشبكية وبالتالي يُنظر إليه على أنه ضبابي. قد يكون سبب هذه العيوب البصرية تغييرات خلقية في مقلة العين.

يتم تصحيح قصر النظر وطول النظر عن طريق النظارات أو العدسات المختارة خصيصًا.

السؤال 3

تعد القدرة على التكيف مع البيئة أمرًا نسبيًا ، وهي مفيدة فقط في ظل الظروف التي تشكلت فيها تاريخيًا: خلال عملية تساقط الشعر ، يكون جراد البحر عاجزًا ، ويمكن للخنفساء السابحة التعامل معه. يحتوي جراد البحر على غطاء كيتيني صلب يعمل بشكل أساسي كهيكل عظمي خارجي.
يوجد على بطن جراد البحر خمسة أزواج من الأطراف الحيوية المستخدمة في السباحة.
ذكر جراد البحر أكبر بكثير من الإناث ومجهز بمخالب أكبر. إذا حدث فجأة فقد أحد الأطراف ،
في السرطان ، ينمو نوع جديد - مباشرة بعد الذوبان. كماشة مصممة للهجوم والدفاع.

رقم التذكرة 23

السؤال رقم 1

الاستخدام الرشيد للموارد الطبيعية

تعتبر الاحتياطيات الضخمة من الموارد الطبيعية ذات أهمية كبيرة لمستقبل الجمهورية. ومع ذلك ، كما تعلم ، فإن الظروف الطبيعية الصعبة تعوق تطورها. تبرز مشكلة تنمية الموارد الطبيعية قضايا حماية الطبيعة. ترتبط الأخطاء التي ارتكبت في تنمية الموارد الطبيعية بالاستخدام غير المعقول للموارد والموارد الجوفية ، وانتشار الرأي الخاطئ بأن الموارد الطبيعية لا تنضب. كل هذا أدى إلى انتهاك التوازن الطبيعي. خذ على سبيل المثال الموارد المائية. بالنسبة للجمهورية ، يعد الاستخدام الرشيد للموارد الطبيعية ذا أهمية كبيرة ، حيث تتطلب المشروعات الجديدة ومناطق المحاصيل المروية احتياطيات كبيرة من الموارد المائية. أدى تلوث الأنهار ، والاستخدام غير المعقول للموارد المائية ، والتغيرات في النظام الهيدرولوجي للأنهار نتيجة للأنشطة البشرية إلى تغييرات في مكونات أخرى من الطبيعة. لذلك ، في حقول الأرز المروية في جنوب كازاخستان ، تفقد التربة طبقتها الخصبة وتصبح شديدة الملوحة. أثرت التغيرات في التربة على تنوع وتوزيع الغطاء النباتي. لقد حول هذا المنطقة بأكملها إلى منطقة كوارث بيئية. أثناء تطوير الأراضي البكر والأراضي البور ، تعرضت التربة للتعرية بفعل الرياح والمياه.

في السابق ، كانت إنتاجية التربة أعلى بكثير ، لكن هذا الرقم انخفض في السنوات الأخيرة. نتيجة تآكل الرياح ، يتم إزالة طبقة خصبة من التربة. لا تؤخذ في الاعتبار ميزات بنية التربة للأراضي البكر. في الأراضي الرملية والطينية ، بعد 4-5 سنوات من الاستخدام ، تصبح التربة مالحة وتخرج من الدورة الزراعية. يتم تقليل طبقة الدبال الخصبة. تحتل الصحاري وشبه الصحاري للجمهورية 167 مليون هكتار. نتيجة للري ، يمكن استخدام هذه المناطق كمراعي. في السنوات الأخيرة ، نتيجة لري المصب ، تم تحقيق مؤشرات جيدة هنا. المستقبل العظيم ينتمي إلى استخدام المياه الارتوازية لري المراعي.

الموارد الطبيعية جمهوريتنا كبيرة. أنها توفر كل ما هو ضروري لتلبية احتياجات السكان وتطوير الاقتصاد. ولكن بغض النظر عن مدى روعتها ، إذا لم تهتم بحفظها واستخدامها بشكل صحيح ، فيمكن أن تستنفد بمرور الوقت. لذلك فإن حماية الموارد الطبيعية لها أهمية كبيرة ، فقرار صادر عن الاتحاد الدولي للحفاظ على الطبيعة والموارد الطبيعية ، تحتفظ كل دولة بسجلات للأنواع النادرة والمهددة بالانقراض من الحيوانات والنباتات. في بلادنا ، تم إنشاء "الكتاب الأحمر" عام 1974. يسرد 21 نوعًا ونوعًا فرعيًا من الحيوانات النادرة و 8 أنواع من الطيور النادرة ، والتي لا يجب الحفاظ عليها فحسب ، بل يجب أيضًا اتخاذ جميع التدابير لزيادة أعدادها. الأنواع المستعادة من الحيوانات والنباتات من "الكتاب الأحمر" مستبعدة. حماية الطبيعة والاستخدام الرشيد للموارد الطبيعية لهما اتجاهان - الولاية وعلى الصعيد الوطني. يتم تحديد الدولة من خلال العلامات ذات الصلة من خلال المراسيم الحكومية ، ويتم تنفيذ الدولة من خلال المشاركة الشخصية ومن خلال المنظمات العامة. والآن أصبح من المستحيل إدارة هذا الاقتصاد أو ذاك دون مراعاة الترابط بين جميع المكونات الموجودة في الطبيعة ، لأن انتهاك هذا الاتصال يؤدي غالبًا إلى عواقب وخيمة. تم وضع عدد من التدابير لاستعادة وإثراء الموارد الطبيعية. أكبر منظمة بيئية هي الجمعية الجمهورية لحماية الطبيعة ، التي تضم حوالي 2 مليون عضو في صفوفها ولها فروع في جميع مناطق كازاخستان. أحد الإجراءات المهمة لحماية الطبيعة هو إنشاء محميات الدولة. الطبيعة محمية فيها ، ويتم إجراء أعمال بحثية مكثفة لدراسة الطبيعة واستعادتها وإثرائها.يوجد حاليًا سبعة محميات في كازاخستان: Aksu-Dzhabagly و Naur-Zum و Almaty و Barsakelmes و Kurgaldzhinsky و Markakol و Ustyurt. بدأ تطوير مشروع أول حديقة طبيعية وطنية في كازاخستان. يقع في جبال Bayanaul ، واحدة من أجمل الأماكن في الجمهورية. توجد بحيرات رائعة وغابات صنوبر ونباتات وحيوانات غنية. يعيش أكثر من 40 نوعًا من الحيوانات و 50 نوعًا من الطيور على أراضي المنتزه الوطني المستقبلي ، وبعضها مدرج في الكتاب الأحمر. سيكون الجزء المركزي من الحديقة منطقة محمية. على شواطئ بحيرتي Dzhasybay و Sabyndykul ، سيتم إنشاء مجمعات سياحية وترفيهية ومنازل داخلية ومعسكرات رائدة. تم تنظيم محمية Aksu-Dzhabagly في عام 1962. وهي أقدم محمية في كازاخستان. تنتشر على مساحة تزيد عن 74 ألف هكتار على منحدرات Talas Alatau وسلسلة جبال Ugam في مقاطعتي Tyulkubas و Sairam في منطقة Chimkent. تغطي المحمية 4 أحزمة ذات مناظر طبيعية مرتفعة. أدنى حزام يصل ارتفاعه إلى 1500 م هو عبارة عن سهوب بها نوع من نباتات السهوب والحياة البرية. على ارتفاع 1500 - 2300 م يوجد حزام من نباتات المروج والسهوب والشجيرة. ينمو هنا العرعر الشبيه بالعرعر وشجيرات اللوز والعنب البري وأشجار التفاح البري وممثلين آخرين للنباتات الجنوبية. من بين الحيوانات ، تم إحضار غزال اليحمور والغرير والنحاس البري والغزلان هنا ويعيش آخرون هنا.

فوق 2000 و 2300 متر توجد المروج الفرعية وجبال الألب. لا توجد نباتات خشبية في هذا الحزام ، باستثناء العرعر التركستاني الزاحف. هناك ماعز جبلي ونمور ثلجية ومارموط وبيكا تعيش هناك ، ومن الطيور - طيور الثلج ، العصافير ، الغربان الألبية ، النسر الملتحي. تم تسجيل 238 نوعًا من الطيور و 42 نوعًا من الثدييات في أراضي المحمية. أثمن الثدييات المحمية هي: الأرجالي ، والماعز الجبلي السيبيري (تاو تيكي) ، والغزلان ، والكسول ، والحيوانات آكلة اللحوم - نمر الثلج ، والقط المرقط ، والغرير.

الحزام العلوي هو جبال الألب مع قمم الثلوج والأنهار الجليدية. من هناك ، تبدأ الأنهار الجبلية المضطربة بشلالات رغوية ، تتدفق شلالات في الوادي.

نظمت عام 1934. تقع على الأراضي المنخفضة في منطقة Semiozerny في منطقة Kustanai. تحتل أراضيها 83 ألف هكتار. تقوم المحمية بحفظ ودراسة سهول عشب الريش البكر مع العديد من البحيرات ، والتي تم الحفاظ على غابات الصنوبر على ضفافها. كما تشمل جزيرة غابات الصنوبر Naurzum-Karagai. هذه هي منطقة التوزيع الواقعة في أقصى الجنوب من صنوبر سولونشاك النادر. يوجد في المحمية نوع من خشب البتولا ينمو على تربة خضراء. هناك شجرة تفاح تنمو "mamus bakata" ، توجد في البرية فقط في الشرق الأقصى.

السؤال 2

النباتات العليا هي مرحلة جديدة في التطور التطوري لعالم النبات. النباتات العليا ، على عكس النباتات السفلية ، لها تقسيم للجسم إلى أعضاء نباتية: جذر وأوراق وساق. تعتمد بنية الأعضاء النباتية على مجموعة متنوعة من الأنسجة.

جميع النباتات العليا ، كقاعدة عامة ، هم من سكان الأرض ، ولكن من بينهم أيضًا سكان المسطحات المائية. عن طريق التغذية ، فإن معظم النباتات العليا ذاتية التغذية

يتميز تطور النباتات العليا بمرحلتين تتناوبان مع بعضهما البعض: الطور المشيجي والطور البوغي مشيج- التكاثر الجنسي ، حيث تتكون الأعضاء التناسلية متعددة الخلايا - antheridia "و archegonia of antheridia - أجسام بيضاوية أو كروية ، جدارها الخارجي مغطى بصف واحد أو أكثر من الخلايا المعقمة. تتطور خلايا جينات الحيوانات المنوية في antheridium ، من ثم تنشأ الأمشاج الذكرية - الحيوانات المنوية المتحركة - الأوزان أثناء النضج ، يتمزق الأنثيريديا ، ثم تخرج الحيوانات المنوية وتتحرك بنشاط في الماء وتسبح إلى الأركونيوم. أركونيا -أجسام على شكل دورق ، تتكون من الجزء السفلي الممتد - البطن والجزء العلوي الضيق - الرقبة خارجيًا ، يحيط بالأركونيوم خلايا معقمة تحميه من الجفاف. خلية البويضة تنفتح القمة ، ومن خلال المخاط ، تمر الحيوانات المنوية إلى بطن الأركونيوم ، حيث تندمج مع البويضة ، ويحدث الإخصاب.

في عملية تطور النباتات العليا ، كان هناك تبسيط تدريجي (اختزال) لأنثيريديا والأركونيوم. على سبيل المثال ، في كاسيات البذور (المزهرة) ، بقيت خلية البويضة فقط من archegonium ، والتي تتطور في كيس الجنين (الأنثى المشيجية).

نبت بوغي- التوليد اللاجنسي ، الذي تتشكل عليه أعضاء التكاثر اللاجنسي - البوغونيا ، حيث تتشكل الأبواغ أحادية الصيغة الصبغية عن طريق الانقسام الاختزالي ، يمكن أن تتحول الأبواغ في النباتات العليا شكليًا إلى جراثيم صغيرة متطابقة أو مختلفة تسمى الميكروسبورات ، وتسمى الجراثيم الكبيرة بالمجسمات الضخمة - الإناث الطور المشيجي أحادي الصيغة الصبغية يحدث الانتقال من الحالة اللامتناهية الصبغية إلى الحالة ثنائية الصبغيات أثناء الإخصاب وتشكيل الزيجوت ثنائي الصبغيات ، والذي يتطور منه الطور البوغي.

يتميز تطور النباتات العليا ، باستثناء الطحالب ، بالميل نحو غلبة وتحسين الطور البوغي مع تقليل متزامن للنبات المشيجي.

نباتات أعلىمقسمة إلى:

نباتات بوغ أعلى(الشكل 50):

o قسم الطحالب أو الطحالب (25 ألف نوع ؛ في أوكرانيا - حوالي 800 نوع) ؛

o قسم Lycopsidae أو Lycopsidae (400 نوع) ؛

o قسم ذيل الحصان أو ذيله (32 نوعًا) ؛

o قسم السرخس أو السرخس (10 آلاف نوع) نباتات البذور العالية:

o قسم التزهير او الأزهار (250 الف نوع).

خصائص نباتات الأبواغ العليا. أثناء السير في الغابة ، لاحظت بلا شك وريدات قاعدية لأوراق السرخس الكبيرة ، وسيقان الطحالب الخضراء الرقيقة على سطح التربة الرطبة. في حدائق الخضروات ، من بين الأعشاب الأخرى ، غالبًا ما ينمو ذيل الحصان بشكل مشابه لأشجار الصنوبر الصغيرة. بالقرب من الخزانات أو في المستنقعات ، من بين الأعشاب ، يمكنك العثور على السيقان الزاحفة من طحالب النادي المغطاة بأوراق صغيرة.

إذا نظرت إلى أوراق السرخس من الأسفل ، يمكنك رؤية درنات بنية صغيرة. أنها تحتوي على أعضاء التكاثر اللاجنسي - sporangia (من البوغ اليوناني والأنجيون - وعاء). هذا هو المكان الذي تتشكل فيه الجراثيم وتنضج. في الطحالب ، تتشكل الأبواغ في صندوق على ساق ، وفي ذيل الحصان والطحالب ، توجد الأبواغ على أوراق معدلة من براعم خاصة تحمل الأبواغ تشبه السنيبلات. تحدد قدرة هذه النباتات على التكاثر عن طريق الأبواغ اسمها - "نباتات بوغ أعلى" (تذكر أن الطحالب يمكن أيضًا أن تتكاثر عن طريق الأبواغ). تشمل نباتات البوغ الأعلى ممثلين عن الأقسام التي تشبه الطحلب ، والليكوبسويد ، وذيل الحصان ، والشبيهة بالفرن.

ميزات الاستنساخ والتوزيع. في دورة حياة نباتات البوغ الأعلى ، وكذلك بعض مجموعات الطحالب ، هناك تناوب لممثلي الأجيال المختلفة التي تتكاثر اللاجنسي والجنسي. دورة الحياة هي الفترة بين مراحل التطور المتماثلة لجيلين متطابقين أو أكثر. تضمن دورة الحياة استمرارية وجود نوع معين من الكائنات الحية.

الأفراد من الجيل اللاجنسي يشكلون الجراثيم. من الجراثيم ، بدورها ، يتطور أفراد الجيل الجنسي ، والتي تشكل الأعضاء التناسلية للأنثى والذكور. يطورون الأمشاج الأنثوية والذكور على التوالي - البيض والحيوانات المنوية. أثناء الإخصاب في نباتات البوغ الأعلى ، تخترق الحيوانات المنوية المتحركة البيض غير المتحرك. في هذه الحالة ، يتم إطلاق الحيوانات المنوية في البيئة الخارجية. ينتقلون باستخدام الماء لهذا الغرض ، ويتغلغلون في العضو التناسلي الأنثوي ، حيث توجد البويضة. تتطور البويضة الملقحة إلى جنين. ينبت ويتحول إلى فرد من الجيل اللاجنسي ، يتكاثر بواسطة الجراثيم. انظر إلى الشكلين 37 و 41. كما ترون ، يختلف الأفراد من الأجيال الجنسية واللاجنسية اختلافًا كبيرًا عن بعضهم البعض.

وهكذا ، فإن الطحالب ، والسراخس ، وذيل الحصان ، والطحالب ، والتي تسمى نباتات الأبواغ العليا ، تتم تسويتها بمساعدة الأبواغ وتتميز بالتناوب في دورة حياتها للأجيال اللاجنسية والجنسية.

نباتات الأبواغ الأعلى شائعة في الظروف المناخية المختلفة ، لكن معظمها ينمو في مناطق الأراضي الرطبة ، لأنها تحتاج إلى الماء من أجل التكاثر الجنسي. ومع ذلك ، توجد بعض أنواع هذه النباتات حتى في الصحاري.

يوحد المجال الفرعي للنباتات العليا الكائنات النباتية متعددة الخلايا ، التي ينقسم جسمها إلى أعضاء - الجذر ، والساق ، والأوراق. تتمايز خلاياها إلى أنسجة ، وتتخصص وتؤدي وظائف معينة.

وفقًا لطريقة التكاثر ، يتم تقسيم النباتات العليا إلى بوغ وبذور. تشمل نباتات الأبواغ الطحالب ، والطحالب ، وذيل الحصان ، والسراخس.

تعد الطحالب واحدة من أقدم مجموعات النباتات العليا. يتم ترتيب ممثلي هذه المجموعة ببساطة ، ويتم تشريح جسدهم إلى جذع وأوراق. ليس لديهم جذور ، وأبسط طحالب الكبد ليس لها حتى انقسام إلى جذع وأوراق ، يبدو الجسم مثل الثعلب. تلتصق الطحالب بالركيزة وتمتص الماء بالمعادن المذابة فيه بمساعدة جذور الجذور - نواتج الطبقة الخارجية للخلايا. هذه نباتات معمرة صغيرة الحجم: من بضعة مليمترات إلى عشرات السنتيمترات (الشكل 74).

أرز. 74. الطحالب: 1 - مارشانتيا. 2 - كتان الوقواق.
3 - الطحالب

تتميز جميع الطحالب بأجيال متناوبة من الطور المشيجي (المشيجي) واللاجنسي (الطور البوغي) ، مع انتشار الطور المشيجي أحادي الصيغة الصبغية على الطور البوغي ثنائي الصيغة الصبغية. هذه الميزة تميزها بشكل حاد عن غيرها من النباتات العليا.
تتطور الخلايا الجنسية في الأعضاء التناسلية على النبات المورق أو الثالي: الحيوانات المنوية والبيض.
يحدث الإخصاب فقط في وجود الماء (بعد المطر أو أثناء الفيضانات) ، حيث تتحرك الحيوانات المنوية على طولها. من البيضة الملقحة ، يتطور البوغ - sporogon مع صندوق على الساق ، حيث تتشكل الأبواغ. بعد النضج ، يفتح الصندوق وتشتت الجراثيم بواسطة الريح. عندما يتم إطلاقها في التربة الرطبة ، تنبت البوغ وتؤدي إلى نبتة جديدة.
الطحالب نباتات شائعة إلى حد ما. يوجد حاليًا حوالي 30 ألف نوع. إنها متواضعة ، وتتحمل الصقيع الشديد والحرارة الطويلة ، لكنها تنمو فقط في الأماكن المظللة الرطبة.
نادرًا ما يتفرع جسد الطحالب الكبدية ، وعادة ما يتم تمثيله بثالوس على شكل أوراق الشجر ، يمتد من ظهره جذمور. يستقرون على الصخور والحجارة وجذوع الأشجار.
في الغابات الصنوبرية والمستنقعات ، يمكنك العثور على الطحالب - كتان الوقواق. تنمو السيقان المزروعة بأوراق ضيقة بكثافة شديدة ، وتشكل سجادًا أخضر مستمرًا على التربة. يتم إرفاق كتان الوقواق بالتربة بواسطة جذور نباتية.
Kukushkin Flax هو نبات ثنائي المسكن ، أي أن بعض الأفراد يطورون ذكرًا ، بينما يطور البعض الآخر خلايا جنسية أنثوية.
على النباتات الأنثوية ، بعد الإخصاب ، يتم تشكيل صناديق بها جراثيم.

الطحالب البيضاء أو الطحالب منتشرة على نطاق واسع.
من خلال تراكم كمية كبيرة من الماء في أجسامهم ، فإنها تساهم في تشبع التربة بالمياه. وذلك لأن أوراق وجذع الطحالب ، إلى جانب الخلايا الخضراء التي تحتوي على البلاستيدات الخضراء ، تحتوي على خلايا عديمة اللون ميتة مع مسام.
هم الذين يمتصون الماء 20 مرة من كتلتهم. الجذور غير موجودة في الطحال. يتم تثبيته بالتربة عن طريق الأجزاء السفلية من الساق ، والتي تموت تدريجياً وتتحول إلى خث الطحالب. وصول الأكسجين إلى سمك الخث محدود ، بالإضافة إلى أن الطحالب يفرز مواد خاصة تمنع نمو البكتيريا. لذلك ، غالبًا ما لا تتعفن الكائنات المختلفة التي سقطت في مستنقع الخث والحيوانات الميتة والنباتات ، ولكن يتم حفظها جيدًا في الخث.
على عكس الطحالب ، فإن الجراثيم المتبقية لها نظام جذر وسيقان وأوراق متطور. منذ أكثر من 400 مليون سنة ، سيطرت على الكائنات الخشبية على الأرض وشكلت غابات كثيفة. حاليا ، هذه ليست مجموعات عديدة من النباتات العشبية بشكل رئيسي. في دورة الحياة ، يكون الجيل السائد هو البوغات ثنائية الصبغيات ، والتي تتشكل عليها الأبواغ. تنتشر الجراثيم بواسطة الرياح وتنبت ، في ظل ظروف مواتية ، وتشكل نموًا صغيرًا - طور مشيجي. هذه صفيحة خضراء يتراوح حجمها من 2 مم إلى 1 سم ، وتتشكل الأمشاج الذكرية والأنثوية على النمو - الحيوانات المنوية والبويضة. بعد الإخصاب ، يتطور نبات بالغ جديد ، البوغ ، من البيضة الملقحة.
النوادي نباتات قديمة جدًا. يعتقد العلماء أنها ظهرت منذ حوالي 350 إلى 400 مليون سنة وشكلت غابات كثيفة من الأشجار يصل ارتفاعها إلى 30 مترًا ، حاليًا ، لم يتبق منها سوى القليل منها ، وهي نباتات عشبية معمرة. في خطوط العرض لدينا ، يُعرف طحلب النادي على شكل مضرب (الشكل 75). يمكن العثور عليها في الغابات الصنوبرية والمختلطة. يرتبط جذع الطحالب الزاحفة على الأرض بالتربة بجذور عرضية.
الأوراق الصغيرة على شكل المخرز تغطي الساق بكثافة. تتكاثر طحالب النادي بشكل نباتي - في مناطق البراعم والجذور.

أرز. 75. السرخس: 1 - ذيل الحصان. 2 - نادي الطحلب ؛
3 - السرخس

تتطور Sporangia على براعم منتصبة يتم جمعها في شكل spikelets. تحمل الرياح جراثيم صغيرة ناضجة وتضمن تكاثر وانتشار النبات.
ذيل الحصان عبارة عن نباتات عشبية صغيرة معمرة. لديهم جذمور متطورة تنطلق منها العديد من الجذور العرضية.
السيقان المفصلية ، على عكس سيقان طحالب المضرب ، تنمو عموديًا لأعلى ، وتبتعد البراعم الجانبية عن الجذع الرئيسي.
على الجذع توجد جدلات من أوراق متقشرة صغيرة جدًا. في الربيع ، تنمو براعم الربيع البني مع السنيبلات الحاملة للأبواغ على جذور الشتاء ، والتي تموت بعد أن تنضج الجراثيم. براعم الصيف خضراء ، متفرعة ، تقوم بعملية التمثيل الضوئي وتخزين العناصر الغذائية في الجذور ، والتي تقضي الشتاء وتشكل براعم جديدة في الربيع (انظر الشكل 74).
إن سيقان وأوراق ذيل الحصان صلبة ومشبعة بالسيليكا فلا تأكلها الحيوانات. تنمو ذيل الحصان بشكل رئيسي في الحقول والمروج والمستنقعات وعلى طول ضفاف المسطحات المائية ، وغالبًا ما تنمو في غابات الصنوبر. يستخدم ذيل الحصان ، وهو عشب يصعب القضاء عليه في المحاصيل الحقلية ، كنبات طبي. نظرًا لوجود السيليكا ، يتم استخدام سيقان أنواع مختلفة من ذيل الحصان كمواد تلميع. ذيل الحصان سامة للحيوانات.
كانت السرخس ، مثل ذيل الحصان وطحالب الهراوات ، مجموعة مزدهرة من النباتات في منطقة الكربون. يوجد الآن حوالي 10 آلاف نوع ، معظمها شائع في الغابات الاستوائية المطيرة. تتراوح أحجام السراخس الحديثة من بضعة سنتيمترات (عشب) إلى عشرات الأمتار (أشجار استوائية رطبة). السرخس في خطوط العرض لدينا نباتات عشبية ذات جذع قصير وأوراق ريشية.
يوجد تحت الأرض جذمور - تبادل لإطلاق النار تحت الأرض. من براعمها فوق السطح تتطور أوراق ريشية طويلة معقدة - سعف.
لديهم نمو قمي. تنطلق العديد من الجذور العرضية من الجذمور.
يصل طول سعف السرخس الاستوائية إلى 10 أمتار.
في منطقتنا ، السراخس الأكثر شيوعًا هي السرخس ، الدرع الذكري ، إلخ. في الربيع ، بمجرد ذوبان التربة ، ينمو جذع قصير مع وردة من الأوراق الجميلة من الجذمور. في الصيف ، تظهر درنات بنية على الجانب السفلي من الأوراق - sori ، وهي مجموعات من sporangia. يخلقون الجدل.
يتم استخدام الأوراق الصغيرة من السرخس الذكري من قبل البشر كغذاء كنبات طبي. تستخدم سعف السرخس لتزيين باقات الزهور. في البلدان الاستوائية ، يتم تربية بعض أنواع السرخس في حقول الأرز لإثراء التربة بالنيتروجين. أصبح بعضها نباتات الزينة والدفيئة والنباتات المنزلية ، مثل nephrolepis.

السؤال رقم 3 الإجابة في التذكرة رقم 5 السؤال رقم 3

رقم التذكرة 24

السؤال رقم 1

السؤال 2

الطيور من الفقاريات عالية التنظيم ، وجسمها مغطى بالريش ، وتتحول الأطراف الأمامية إلى أجنحة. أعطتهم القدرة على التحرك في الهواء ودماء الدم الحار وغيرها من سمات الهيكل والحياة الفرصة للاستقرار على نطاق واسع على الأرض. أنواع الطيور في الغابات الاستوائية متنوعة بشكل خاص. في المجموع هناك حوالي 9000 نوع.

هذه فئة عالية التخصص وواسعة الانتشار من الفقاريات العليا ، وهي فرع تدريجي من الزواحف التي تكيفت مع الطيران.

يتضح تشابه الطيور مع الزواحف من خلال العلامات الشائعة:

1) جلد رقيق عديم الغدد.

2) التطور القوي لتكوينات القرن على الجسم ؛

3) وجود مجرور وغيره.

من بين السمات التقدمية التي تميزها عن الزواحف ما يلي:

أ) مستوى أعلى من تطور الجهاز العصبي المركزي ، والذي يحدد السلوك التكيفي للطيور ؛

ب) ارتفاع (41-42 درجة) ودرجة حرارة الجسم ثابتة ، يتم الحفاظ عليها بواسطة نظام معقد من التنظيم الحراري ؛

ج) أعضاء تناسلية كاملة (التعشيش وحضانة البيض وتغذية الصيصان).

بفضل القدرة على تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة الروابط الكيميائية ، تؤدي النباتات والكائنات الأخرى عددًا من الوظائف البيولوجية الأساسية على نطاق كوكبي.

وظيفة الغاز. تتبادل الكائنات الحية الأكسجين وثاني أكسيد الكربون باستمرار مع البيئة في عمليات التمثيل الضوئي والتنفس. لعبت النباتات دورًا مهمًا في تشكيل تكوين الغلاف الجوي الحديث. إنهم يتحكمون بصرامة في تركيزات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون ، والتي تعتبر مثالية للكائنات الحية الحديثة.

وظيفة التركيز. في عملية التطور ، تعلمت الكائنات الحية استخراج المواد التي تحتاجها من محلول مائي مخفف ومكونات أخرى للبيئة الطبيعية ، مما أدى إلى مضاعفة تركيزها في أجسامها عدة مرات.

وهكذا ، من خلال تمرير كميات كبيرة من الهواء والمحاليل الطبيعية عبر أجسامها ، تقوم الكائنات الحية بالهجرة الحيوية وتركيز العناصر الكيميائية ومركباتها.

وظيفة الأكسدة والاختزال. العديد من المواد في الطبيعة مستقرة للغاية ولا تتأكسد في ظل الظروف العادية. تمتلك الخلايا الحية مثل هذا المحفز الفعال - الإنزيمات التي تكون قادرة على تنفيذ العديد من تفاعلات الأكسدة والاختزال أسرع بملايين المرات مما يمكن أن يحدث في البيئة اللاأحيائية. نتيجة لذلك ، تسرع الكائنات الحية بشكل كبير عمليات هجرة العناصر الكيميائية في المحيط الحيوي.

وظيفة المعلومات. مع ظهور الكائنات الحية الأولى ، ظهرت معلومات نشطة ("حية") على الكوكب ، والتي تختلف عن المعلومات "الميتة" ، والتي تعد انعكاسًا بسيطًا للهيكل. تمكنت الكائنات الحية من تلقي المعلومات عن طريق ربط تدفق الطاقة ببنية جزيئية نشطة تلعب دور البرنامج. شهدت القدرة على إدراك وتخزين ونقل المعلومات الجزيئية تطورًا متقدمًا في الطبيعة وأصبحت أهم عامل في تشكيل النظام البيئي.

تشكل الوظائف المدرجة للمادة الحية وظيفة قوية لتشكيل البيئة للمحيط الحيوي. حدد نشاط الكائنات الحية التكوين الحديث للغلاف الجوي. يحدد الغطاء النباتي بشكل كبير التوازن المائي وتوزيع الرطوبة والسمات المناخية للمساحات الكبيرة. تلعب الكائنات الحية دورًا رائدًا في التنقية الذاتية لبيئات الهواء والماء. بفضل النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة ، يتم تكوين التربة والحفاظ على خصوبتها. وهكذا ، فإن الكائنات الحية في المحيط الحيوي تتشكل وتتحكم في حالة البيئة.

يجب أن نفهم بوضوح أن البيئة من حولنا ليست وضعًا ماديًا ثابتًا ودائمًا نشأ مرة واحدة ، بل هي نفس الطبيعة الحية ، كل لحظة تم إنشاؤها بواسطة عمل العديد من الكائنات الحية.

3. الدورات البيوجيوكيميائية للمواد في المحيط الحيوي

تداول المواد هو عملية طبيعية للمشاركة المتكررة للمواد في الظواهر التي تحدث في المحيط الحيوي للكوكب. لا تتحرك المادة المشاركة في الدورة فحسب ، بل تخضع أيضًا لعملية تحول وغالبًا ما تغير حالتها الفيزيائية والكيميائية. تلعب الكائنات الحية دورًا نشطًا بشكل خاص في تسريع الدورة الدموية والتحول.

تتسبب الطاقة الشمسية على الأرض في نوعين من دورات المادة:

كبير (بيوجيوكيميائي) - داخل المحيط الحيوي ؛

صغير (حيوي) - داخل النظم البيئية الأولية.

الدوران الكبير للمواد هو عملية كوكبية بدون توقف من دورية منتظمة ، غير متساوية في الوقت والمساحة لإعادة توزيع المادة والطاقة والمعلومات ، والتي يتم تضمينها بشكل متكرر في الأنظمة البيئية المحدثة باستمرار للمحيط الحيوي.

تتطور الدورة الصغيرة للمواد على أساس الدورة الكبيرة وتتكون من الدوران الدائري للمواد بين التربة والنباتات والكائنات الحية الدقيقة والحيوانات.

كلتا الدورتين مترابطتان وتمثلان عملية واحدة تضمن تكاثر المادة الحية ولها تأثير نشط على مظهر المحيط الحيوي.

على كوكبنا ، كان هناك دائمًا تداول جيوكيميائي للمواد ، ولكن مع ظهور الحياة على الأرض ، أصبحت العلاقات الجيوكيميائية - أكثر تعقيدًا وتنوعًا. لذلك ، يتحدثون عن الدورة البيوجيوكيميائية للمواد أو الدورة البيوجيوكيميائية.

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الدورات البيوجيوكيميائية: دورة المياه.

دوران العناصر بشكل رئيسي في الطور الغازي (الأكسجين ، الكربون ، النيتروجين ، إلخ) ؛

دورة العناصر بشكل رئيسي في المرحلتين الصلبة والسائلة (الفوسفور ، إلخ).

تبدأ دورة الكربون على الأرض بتثبيت ثاني أكسيد الكربون بواسطة النباتات من خلال عملية التمثيل الضوئي.

تتكون الكربوهيدرات من ثاني أكسيد الكربون و H3O ويتم إطلاق الأكسجين ، وتستهلك الحيوانات إلى حد ما الكربون المثبت في النباتات. تتحلل الحيوانات والنباتات المتقادمة بواسطة الكائنات الحية الدقيقة ، ونتيجة لذلك يتأكسد الكربون من المادة العضوية الميتة إلى ثاني أكسيد الكربون ويعود إلى الغلاف الجوي. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إطلاق الكربون جزئيًا في جميع مراحل الدورة كجزء من ثاني أكسيد الكربون أثناء تنفس النباتات والحيوانات. تحدث دورة مماثلة من الكربون في المحيط.

دورة النيتروجين (الشكل 1). يتم امتصاص النيتروجين ، المتوفر بكثرة في الغلاف الجوي ، بواسطة النباتات فقط بعد أن يتم دمجه مع الهيدروجين أو الأكسجين. يحدث هذا عادة نتيجة لظواهر فيزيائية مختلفة تحدث في الغلاف الجوي (التثبيت في الغلاف الجوي) والإنتاج (التثبيت الصناعي) ، وكذلك نتيجة لعمل البكتيريا أو الطحالب المثبتة للنيتروجين (التثبيت الحيوي). تستخدم النباتات مركبات النيتروجين ومن خلالها تصل الحيوانات من خلال سلاسل الغذاء. النفايات النباتية والحيوانية ، تتحلل الكائنات الحية الميتة ، وبمساعدة البكتيريا المزيلة للنيتروجين ، يتم استعادة النيتروجين وإعادته إلى الغلاف الجوي.

أرز. 1 - دورة النيتروجين

توفر الزراعة والصناعة حاليًا ما يقرب من 60٪ من النيتروجين الثابت أكثر من النظم البيئية الأرضية الطبيعية ، مما يؤدي إلى تراكم النترات في التربة وكذلك في سلاسل الغذاء.

الدورات البيوجيوكيميائية للمواد وتحولات الطاقة المرتبطة بها هي أساس التوازن الديناميكي واستقرار المحيط الحيوي. الدورات البيوجيوكيميائية العادية غير المضطربة تكون دائرية تقريبًا ومغلقة تقريبًا. يحافظ هذا على ثبات وتوازن معينين في تكوين وكمية وتركيز المكونات في المحيط الحيوي ، على سبيل المثال ، تكوين هواء الغلاف الجوي ، وتركيز الأملاح في مياه المحيطات ، إلخ. بدوره ، يحدد هذا الثبات اللياقة الجينية والفسيولوجية للكائنات الحية للوجود على الأرض ،

بفضل الكائنات الحية في المحيط الحيوي ، يتم تنفيذ الجزء السائد من التحولات الكيميائية على الكوكب. ومن هنا جاء حكم ف. Vernadsky حول الدور الجيولوجي التحويلي الهائل للمادة الحية. خلال مسار التطور العضوي ، مرت الكائنات الحية من خلال أعضائها وأنسجتها وخلاياها ودمها والغلاف الجوي بأكمله والحجم الكامل للمحيط العالمي ومعظم كتلة التربة وكتلة ضخمة من المواد المعدنية من خلالها أنفسهم ، من خلال أعضائهم وأنسجتهم وخلاياهم ودمهم آلاف المرات (لدورات مختلفة من 10 3 إلى 10 5). ولم يفوتهم ذلك فحسب ، بل قاموا أيضًا بتعديل البيئة الأرضية وفقًا لاحتياجاتهم.

بفضل القدرة على تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة الروابط الكيميائية ، تؤدي النباتات والكائنات الأخرى عددًا من الوظائف البيوجيوكيميائية الأساسية على نطاق كوكبي.

وظيفة الغاز.تتبادل الكائنات الحية الأكسجين وثاني أكسيد الكربون باستمرار مع البيئة في عمليات التمثيل الضوئي والتنفس. لعبت النباتات دورًا حاسمًا في التحول من بيئة مختزلة إلى بيئة مؤكسدة في التطور الجيوكيميائي للكوكب وفي تكوين تكوين الغاز في الغلاف الجوي الحديث. تتحكم النباتات بشكل صارم في تركيزات O 2 و CO 2 ، والتي تعتبر مثالية لمجموع جميع الكائنات الحية الحديثة.

وظيفة التركيز.تقوم الكائنات الحية بتمرير كميات كبيرة من الهواء والمحاليل الطبيعية عبر أجسامها ، وهجرة الكائنات الحية (حركة المواد الكيميائية) وتركيز العناصر الكيميائية ومركباتها. ينطبق هذا على التخليق الحيوي للمادة العضوية ، وتشكيل الجزر المرجانية ، وبناء الأصداف والهياكل العظمية ، وظهور طبقات الحجر الجيري الرسوبية ، والترسبات ، وبعض خامات المعادن ، وتراكم بعض عقيدات الحديد والمنغنيز ، في قاع المحيط ، إلخ. حدثت المراحل الأولى للتطور البيولوجي في البيئة المائية. لقد تعلمت الكائنات الحية استخراج المواد التي تحتاجها من محلول مائي مخفف ، وضرب تركيزها في أجسامها عدة مرات.

وظيفة الأكسدة والاختزالمن المادة الحية يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالهجرة الحيوية للعناصر وتركيز المواد. العديد من المواد في الطبيعة مستقرة ولا تخضع للأكسدة في ظل الظروف العادية ، على سبيل المثال ، يعتبر النيتروجين الجزيئي أحد أهم العناصر الحيوية. لكن الخلايا الحية لديها محفزات قوية - إنزيمات قادرة على تنفيذ العديد من تفاعلات الأكسدة والاختزال أسرع بملايين المرات مما يمكن أن يحدث في بيئة غير حيوية.

وظيفة المعلوماتالمادة الحية للمحيط الحيوي. مع ظهور الكائنات الحية البدائية الأولى ، ظهرت المعلومات النشطة ("الحية") على الكوكب ، والتي تختلف عن المعلومات "الميتة" ، والتي تعد انعكاسًا بسيطًا للبنية. تبين أن الكائنات الحية قادرة على تلقي المعلومات عن طريق ربط تدفق الطاقة بهيكل جزيئي نشط يلعب دور البرنامج. شهدت القدرة على إدراك وتخزين ومعالجة المعلومات الجزيئية تطورًا متقدمًا في الطبيعة وأصبحت أهم عامل في تكوين النظام البيئي. يقدر إجمالي مخزون المعلومات الوراثية عن الكائنات الحية بـ 10 15 بت. القوة الكلية لتدفق المعلومات الجزيئية المرتبطة بعملية التمثيل الغذائي والطاقة في جميع خلايا الكائنات الحية العالمية. يصل إلى 10 36 بت / ثانية (جورشكوف وآخرون ، 1996).

مكونات الدورة البيولوجية.يتم تنفيذ الدورة البيولوجية بين جميع مكونات المحيط الحيوي (أي بين التربة والهواء والماء والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة ، إلخ). يحدث بمشاركة إلزامية من الكائنات الحية.

تبلغ طاقة الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى المحيط الحيوي حوالي 2.5 * 10 24 جول في السنة. يتم تحويل 0.3 ٪ فقط منها مباشرة في عملية التمثيل الضوئي إلى طاقة الروابط الكيميائية للمواد العضوية ، أي تشارك في الدورة البيولوجية. وتبين أن 0.1 - 0.2٪ من الطاقة الشمسية التي تسقط على الأرض موجودة في صافي الإنتاج الأولي. يرتبط المصير الإضافي لهذه الطاقة بنقل المواد الغذائية العضوية من خلال سلسلة من السلاسل الغذائية.

الدورة البيولوجية بشروطيمكن تقسيمها إلى مكونات ذات صلة: تداول المادة ودورة الطاقة.

يصنف علم المحيط الحيوي الحديث وظائف المحيط الحيوي إلى خمس فئات:

• 1) الطاقة (تراكم الطاقة الحرة - ربط وتخزين الطاقة الشمسية) ؛
• 2) التركيز (تراكم العناصر الكيميائية في أجسام الكائنات الحية على مقياس المحيط الحيوي (تكوين الغلاف الجوي ، رواسب المواد العضوية وغير العضوية) ؛
• 3) النقل (قانون الهجرة الحيوية للذرات ، الدورات البيوجيوكيميائية) ؛
• 4) مدمر (تحلل المواد العضوية وإغلاق الدورات ، التجوية ، تدمير قشرة الأرض ، تكوين التربة) ؛
• 5) تشكيل البيئة.

توحد هذه الفئات الخمس حقيقة أنها كلها مترابطة وتشكل دورة حيوية عالمية. يتكون من تداول المواد بين التربة والجو والغلاف المائي والكائنات الحية. بفضل الدورة الحيوية ، أصبح الوجود الطويل وتطور الحياة ممكنًا مع الإمداد المحدود من العناصر الكيميائية المتاحة. باستخدام المواد غير العضوية ، تخلق النباتات الخضراء على حساب طاقة الشمس مادة عضوية ، يتم تدميرها بواسطة كائنات حية أخرى - كائنات غيرية التغذية ، بحيث يمكن استخدام منتجات هذا التدمير بواسطة النباتات لتخليق عضوي جديد.

وظيفة الطاقة. من أجل أن يتواجد المحيط الحيوي ويتطور ، فإنه يحتاج إلى طاقة ليس له مصادرها الخاصة. يمكنه فقط استهلاك الطاقة من مصادر خارجية. مثل هذا المصدر الرئيسي للمحيط الحيوي هو الشمس. مساهمة الطاقة من الموردين الآخرين (الحرارة الداخلية للأرض ، طاقة المد والجزر ، الإشعاع الكوني) في عمل الغلاف الحيوي لا تكاد تذكر مقارنة بالشمس (حوالي 0.5 ٪ من جميع الطاقة التي تدخل المحيط الحيوي).

ضوء الشمس للغلاف الحيوي هو طاقة مشعة متناثرة ذات طبيعة كهرومغناطيسية. ما يقرب من 99 ٪ من هذه الطاقة التي تدخل الغلاف الحيوي يمتصها الغلاف الجوي والغلاف المائي والغلاف الصخري ، وتشارك أيضًا في العمليات الفيزيائية والكيميائية التي تسببها (حركة الهواء والماء ، والعوامل الجوية ، وما إلى ذلك) ويتراكم حوالي 1 ٪ فقط في الرابط الأساسي لامتصاصه ويتم تمريره إلى المستهلكين في شكل مركّز. الرابط الأساسي في امتصاص الطاقة المشعة الشمسية هو النباتات ، التي تحولها إلى طاقة مركزة من الروابط الكيميائية ، أو الطاقة الغذائية. بدون عملية تراكم الطاقة هذه ونقلها عن طريق المادة الحية ، سيكون من المستحيل تطوير الحياة على الأرض وتكوين المحيط الحيوي الحديث.

كانت كل مرحلة لاحقة في تطور الحياة مصحوبة بامتصاص متزايد للطاقة الشمسية من قبل المحيط الحيوي. في الوقت نفسه ، زادت كثافة الطاقة للنشاط الحيوي للكائنات في بيئة طبيعية متغيرة ، وكان تراكم الطاقة ونقلها يتم دائمًا عن طريق المادة الحية.

يتم تقليل الحياة إلى تسلسل مستمر من النمو والتكاثر الذاتي وتوليف المركبات الكيميائية المعقدة. بدون نقل الطاقة المصاحب لهذه العمليات ، لن يكون من الممكن وجود الحياة نفسها أو تكوين أنظمة فوق الكائنات الحية على جميع مستويات التنظيم. إذا تبددت الطاقة الشمسية على الكوكب فقط ، فإن الحياة على الأرض ستكون مستحيلة. لكي يوجد المحيط الحيوي ، يجب أن يتلقى الطاقة ويراكمها من الخارج. وهذا العمل تقوم به الكائنات الحية. يتم "تخزين" جزء من الطاقة المخزنة بواسطة الكائنات الحية والتي لا تستهلك في المحيط الحيوي ، مع موتها ، في شكل الخث والفحم والصخر الزيتي والمعادن الأخرى المستخدمة في هندسة الطاقة الحرارية.

تشكل المحيط الحيوي الحديث نتيجة لتطور طويل تحت تأثير مجموعة من العوامل الكونية والجيوفيزيائية والجيوكيميائية. كانت الشمس المصدر الأولي لجميع العمليات التي حدثت على الأرض ، لكن التمثيل الضوئي لعب الدور الرئيسي في تكوين المحيط الحيوي وتطوره لاحقًا. يرتبط الأساس البيولوجي لنشأة المحيط الحيوي بظهور الكائنات الحية القادرة على استخدام مصدر خارجي للطاقة ، في هذه الحالة طاقة الشمس ، لتكوين المواد العضوية اللازمة للحياة من أبسط المركبات.

إن وظيفة تكوين البيئة ، وفقًا لفيرنادسكي ، هي وحدة متكاملة ، ونظام كوكبي ، وجميع عناصره مترابطة ومتفاعلة. في هذا النظام ، تلعب المادة الحية دورًا مركزيًا ، حيث أن جميع الأجزاء الهيكلية للمحيط الحيوي مرتبطة بها وراثيًا وتتشكل منه بسبب النشاط الماضي أو الحالي للكائنات الحية. تتغير البيئة الفيزيائية والكيميائية المحيطة بالمادة الحية نتيجة لعملها لدرجة أن العمليات الحيوية وغير الحيوية أصبحت لا تنفصل. نتيجة لتأثيرها المتبادل ، تقوم الكائنات الحية بتحويل موائلها أو الحفاظ عليها في حالة تفي بشروط وجودها. عند أداء وظائف تكوين البيئة ، تتحكم الكائنات الحية في حالة البيئة.

دور المادة الحية في تكوين البيئة في المحيط الحيوي له ، وفقًا لـ V. Vernadsky ، مظاهر كيميائية ويتم التعبير عنها في الوظائف البيوجيوكيميائية المقابلة ، والتي تشير إلى مشاركة الكائنات الحية في العمليات الكيميائية لتغيير تركيبة المواد في المحيط الحيوي. تؤدي المادة الحية الوظائف البيوجيوكيميائية التالية: الغاز ، والتركيز ، والاختزال ، والوظائف البيوكيميائية والكيميائية الحيوية المرتبطة بالنشاط البشري (Vernadsky ، 1965).

تتكون وظائف الغاز من مشاركة الكائنات الحية في هجرة الغازات وتحولاتها. اعتمادًا على الغازات التي نتحدث عنها ، يتم تمييز العديد من وظائف الغاز.

• 1. ثاني أكسيد الكربون - الأكسجين - تكوين الجزء الأكبر من الأكسجين الحر على كوكب الأرض. حامل هذه الوظيفة هو كل كائن حي أخضر. يحدث إطلاق الأكسجين فقط في ضوء الشمس ، في الليل يتم استبدال هذه العملية الكيميائية الضوئية بإطلاق ثاني أكسيد الكربون بواسطة النباتات الخضراء.
• 2. ثاني أكسيد الكربون المستقل عن الأكسجين - تكوين حمض الكربونيك الحيوي نتيجة تنفس الحيوانات والفطريات والبكتيريا. تزداد قيمة الوظيفة في منطقة طبقة التروبوسفير الجوفية التي لا تحتوي على أكسجين.
• 3. الأوزون وبيروكسيد الهيدروجين - تكوين الأوزون (وربما بيروكسيد الهيدروجين). الأكسجين الحيوي ، الذي يتحول إلى أوزون ، يحمي الحياة من الآثار المدمرة للإشعاع الشمسي. أدى أداء هذه الوظيفة إلى تكوين شاشة حماية من الأوزون.
• 4. النيتروجين - تكوين الجزء الأكبر من النيتروجين الحر في طبقة التروبوسفير بسبب إطلاقه بواسطة البكتيريا المنتجة للنيتروجين أثناء تحلل المادة العضوية. يحدث التفاعل تحت ظروف الأرض والمحيط.
• 5. الهيدروكربونات - تنفيذ تحولات العديد من الغازات الحيوية ، التي يلعب دورها في المحيط الحيوي دورًا هائلاً. وتشمل هذه ، على سبيل المثال ، الغاز الطبيعي ، والتربينات الموجودة في الزيوت الأساسية ، وزيت التربنتين والتي تسبب رائحة الزهور ، ورائحة الصنوبريات.

نظرًا لأداء الوظائف الكيميائية الحيوية الغازية عن طريق المادة الحية أثناء التطور الجيولوجي للأرض ، فقد تطور التركيب الكيميائي الحديث للغلاف الجوي الذي يحتوي على نسبة عالية من الأكسجين ومحتوى منخفض من ثاني أكسيد الكربون ، فضلاً عن ظروف درجات الحرارة المعتدلة.

ترتبط وظائف التركيز بتراكم الكائنات الحية من البيئة الخارجية للعناصر الكيميائية - الهيدروجين والكربون والنيتروجين والأكسجين والكالسيوم والمغنيسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والفوسفور وغيرها الكثير ، بما في ذلك المعادن الثقيلة. يؤدي موت المادة الحية (الموت الطبيعي أو الموت العرضي) ، وخاصة الضخمة ، إلى محتوى مرتفع بشكل غير طبيعي لمعظم هذه العناصر في التربة والغلاف الصخري ، حتى تكوين الصخور ذات التركيب الكيميائي المتجانس - الخث ، الفحم ، الحجر الجيري والسابروبيل والطباشير وخامات الحديد من أصل رسوبي وغيرها الكثير.

نظرًا لأداء وظائف الأكسدة والاختزال ، يتم إجراء التحولات الكيميائية للمواد التي تحتوي على ذرات ذات تكافؤ متغير. يتم التعبير عن الوظيفة المؤكسدة في الأكسدة ، بمشاركة البكتيريا ، وربما الفطريات ، لجميع المركبات التي تفتقر إلى الأكسجين في التربة ، وقشرة التجوية ، والغلاف المائي. على سبيل المثال ، تتشكل خامات حديد المستنقعات ، والعقيدات الحديدية ذات اللون البني ، والآفاق الحديدية بهذه الطريقة. وظيفة الاختزال هي في الأساس عكس الوظيفة المؤكسدة. بفضل ذلك ، نتيجة لنشاط البكتيريا اللاهوائية في الثلث السفلي من ملف التربة المشبع بالمياه ، والذي يخلو عمليا من الأكسجين ، تتشكل أشكال أكسيد الحديد.

ترتبط الوظائف البيوكيميائية بالنشاط الحيوي للكائنات الحية - التغذية والتنفس والتكاثر والموت والتدمير اللاحق للأجسام. نتيجة لذلك ، يحدث تحول كيميائي للمادة الحية ، أولاً إلى bioinert ، ثم بعد الموت ، إلى خامل. من الضروري التمييز بين تدمير أجسام الكائنات الحية بعد موتها ، والذي يحدث في كل مكان وينتج عن الميكروبات والفطريات وبعض الحشرات ، والدمار المرتبط بالدفن الجماعي لبقايا النبات والحيوان بعد موتها أو موتها. في الحالة الأخيرة ، يؤدي الأداء المشترك أو المتسلسل للتركيز والوظائف الكيميائية الحيوية بواسطة المادة الحية إلى التحول الجيوكيميائي للغلاف الصخري.

قدمت الوظائف البيوجيوكيميائية المرتبطة بالنشاط البشري تغييرات كبيرة في العمليات الكيميائية والكيميائية الحيوية في المحيط الحيوي ، مما ساهم في تشكيل حالته التطورية الجديدة - الغلاف الجوي. اليوم ، يمكن للتلوث المحلي والكوكبي نتيجة لتطور هندسة الطاقة الحرارية والصناعة والنقل والزراعة أن يؤدي إلى عواقب لا رجعة فيها في المحيط الحيوي ، لأن الشخص يغير الظروف المادية للبيئة بشكل مكثف أكثر من الكائنات الأخرى.

بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تشمل وظائف المادة الحية في المحيط الحيوي أيضًا الماء ، الذي يرتبط بدورة المياه الحيوية ، وهو أمر مهم في دورة المياه على الكوكب.

دور مهم في الدوران العالمي للمواد ينتمي إلى دوران الماء بين المحيط والغلاف الجوي والطبقات العليا من الغلاف الصخري. يتبخر الماء وينتقل بواسطة التيارات الهوائية لعدة كيلومترات. يسقط على سطح الأرض في شكل هطول ، يساهم في تدمير الصخور ، مما يجعلها في متناول النباتات والكائنات الحية الدقيقة ، ويؤدي إلى تآكل طبقة التربة العلوية ويتماشى مع المركبات الكيميائية الذائبة فيها وتعليق الجزيئات العضوية في المحيطات والبحار . تشير التقديرات إلى أن حوالي مليار طن من المياه تتبخر من سطح الأرض في دقيقة واحدة. يتم إرجاع الطاقة المستخدمة لتبخير الماء إلى الغلاف الجوي. يعتبر دوران المياه بين المحيطات والأرض أهم رابط في الحفاظ على الحياة على الأرض والشرط الرئيسي لتفاعل النباتات والحيوانات مع الطبيعة غير الحية. (الشكل 4)

الشكل 4

كأمثلة على الدورة الحيوية ، ضع في اعتبارك دورات الكربون والنيتروجين في المحيط الحيوي. يبدأ بتثبيت ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي أثناء عملية التمثيل الضوئي. تستخدم النباتات نفسها جزءًا من الكربوهيدرات المتكونة أثناء عملية التمثيل الضوئي للحصول على الطاقة ، بينما تستهلك الحيوانات جزءًا منها. يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون أثناء تنفس النباتات والحيوانات. تتحلل النباتات والحيوانات الميتة ، ويتأكسد الكربون الموجود في أنسجتها ويعود إلى الغلاف الجوي. تحدث عملية مماثلة في المحيط. (الشكل 5)

الشكل 5.

يغطي أيضًا جميع مناطق المحيط الحيوي. على الرغم من أن احتياطياتها في الغلاف الجوي لا تنضب عمليًا ، إلا أن النباتات الأعلى لا يمكنها استخدام النيتروجين إلا بعد دمجه مع الهيدروجين أو الأكسجين. تلعب البكتيريا المثبتة للنيتروجين دورًا مهمًا للغاية في هذه العملية. عندما تتحلل بروتينات هذه الكائنات الدقيقة ، يعود النيتروجين إلى الغلاف الجوي مرة أخرى. (الشكل 6)

الشكل 6

مؤشر مقياس الدورة الحيوية هو معدل دوران ثاني أكسيد الكربون والأكسجين والماء. يمر كل الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي عبر الكائنات الحية خلال حوالي ألفي عام ، وثاني أكسيد الكربون - في غضون 300 عام ، ويتحلل الماء تمامًا ويعاد إلى الدورة الحيوية خلال مليوني عام