Что такое биосфера и какое у неё строение

Использование косного вещества в медицине

Косное вещество играет важную роль в медицине и используется в различных сферах и процедурах. Вот некоторые способы использования косного вещества:

• Трансплантация костей: косное вещество используется для замены поврежденных или отсутствующих костей. Этот процесс может проводиться при переломах, остеопорозе, а также при хирургических вмешательствах, таких как эндопротезирование.
• Регенерация костной ткани: косное вещество применяется для стимуляции роста костей и заживления различных ран, повреждений и дефектов в костной ткани.
• Имплантация стволовых клеток: косное вещество может служить идеальной средой для имплантации и роста стволовых клеток. Этот метод используется для лечения различных заболеваний и травм, таких как болезнь Паркинсона, инсульты и повреждения спинного мозга.
• Производство медицинских протезов: косное вещество может быть использовано для создания прочных и долговечных медицинских протезов, таких как зубные и костные протезы.

Использование косного вещества в медицине является одним из примеров его ценности и широких возможностей в создании лечебных и регенеративных процедур.

Примеры косного вещества в биосфере

1. Кости животных

Кости животных, таких как кости млекопитающих, птиц и рептилий, содержат косное вещество. Конкретное сочетание компонентов костей и их структура определяют их характеристики и функциональные возможности.

2. Зубы

Зубы также состоят из косного вещества, которое называется эмалью. Эмаль является самым твердым веществом в организме и обеспечивает защиту и функции зубов.

3. Рога

У рогатого скота и некоторых других животных рога также содержат косное вещество. Рога служат для защиты и привлечения партнера в процессе размножения.

Важно отметить, что косное вещество является живым материалом и постоянно обновляется в организмах животных и людей. Это позволяет им поддерживать здоровые и функциональные кости и зубы на протяжении жизни

Примеры косных веществ в биосфере

• Костяной мозг: это мягкая, губчатая ткань, которая находится внутри костей. Костный мозг играет важную роль в производстве новых клеток крови и иммунных клеток.
• Костный коллаген: коллаген — основной белок, составляющий костную матрицу. Он обеспечивает прочность и эластичность костей.
• Минералы костей: кости содержат различные минералы, такие как кальций, фосфор, магний и другие. Эти минералы придают костям твердость и укрепляют их структуру.
• Остеоциты: это специализированные клетки, которые находятся внутри костной матрицы. Они играют роль в обмене веществ между костной тканью и окружающими тканями.
• Костные фрагменты: когда кость разрушается из-за травмы или болезни, ее фрагменты могут оставаться в организме и образовывать специфические образования, такие как костные шпоры или камни.

Это только несколько примеров косных веществ, которые можно встретить в биосфере. Костные структуры играют важную роль в поддержании здоровья организма и обеспечивают его силу и форму.

Определение и значение

Косные вещества в биосфере представляют собой минеральные соединения, состоящие из главным образом из кальция и фосфора. Они служат строительным материалом для костей и зубов у животных. Кроме того, косное вещество выполняет ряд важных функций, таких как поддержание формы и прочности скелета, защита внутренних органов, участие в обмене веществ и анализе кислотности (рН) в организме.

Косное вещество имеет сложную иерархическую структуру: оно состоит из кристаллов гидроксиапатита, которые в свою очередь связаны органическими компонентами, такими как коллаген. Эта структура придает костям и зубам высокую прочность и гибкость.

Значение косного вещества в биосфере не может быть переоценено. Благодаря ему животные могут двигаться, защищать свои органы от повреждений и выполнять ряд других функций, необходимых для выживания и поддержания жизнедеятельности.

Роль Вернадского в изучении биосферы

Впервые учение о биосфере разработал Владимир Иванович Вернадский. Он обособил эту оболочку от других земных сфер, актуализировал ее значение и представил, что это весьма активная сфера, которая изменяет и влияет на все экосистемы. Ученый стал основоположником новой дисциплины – биогеохимии, на основе которой и было обосновано учение о биосфере.

Изучая живое вещество, Вернадский сделал выводы, что все формы рельефа, климат, атмосфера, породы осадочного происхождения – это результат деятельности всех живых организмов. Одна из ключевых ролей в этом отводится людям, которые имеют огромное влияние на протекание многих земных процессов, являясь определенной стихией, владеющей некой силой, способной изменить лик планеты.

Теорию обо всем живом Владимир Иванович представил в труде «Биосфера» (1926), что способствовало зарождению новой научной отрасли. Академик в своей работе представил биосферу как целостную систему, показал ее компоненты и их взаимосвязи, а также роль человека. Когда живое вещество взаимодействует с косным, оказывается влияние на протекание ряда процессов:

• геохимических;
• биологических;
• биогенных;
• геологических;
• миграции атомов.

Вернадский обозначил, что границы биосферы – это поле существования жизни. На ее развитие влияет кислород и температура воздуха, вода и минеральные элементы, грунт и энергия Солнца. Также ученый выделил основные компоненты биосферы, рассмотренные выше, и выделил основной из них – живое вещество. Еще он сформулировал все функции биосферы.

Среди основных положений учения Вернадского о живой среде можно выделить следующие тезисы:

• биосфера охватывает всю водную среду до океанических глубин, включает поверхностный слой земли до 3 километров и воздушное пространство до границы тропосферы;
• показал отличие биосферы от других оболочек ее динамичностью и постоянной деятельностью всех живых организмов;
• специфика этой оболочки заключается в непрерывном обороте элементов живой и неживой природы;
• деятельность живого вещества привела к существенным изменениям на всей планете;
• существование биосферы обусловлено астрономическим положением Земли (дистанция от Солнца, наклон оси планеты), что определяет климат, протекание жизненных циклов на планете;
• солнечная энергия является источником жизни всех существ биосферы.

Пожалуй, это ключевые понятия о живой среде, которые заложил Вернадский в своем учении, хотя его труды глобальны и нуждаются в дальнейшем осмыслении, актуальны и по сей день. Они стали основой для исследований других ученых.

Свойства биосферы по Вернадскому

По определению академика Вернадского, вся совокупность живых организмов нашей планеты представляет собой живое вещество. Ее основные характеристики:

• суммарная биомасса;
• химический состав;
• энергия.

Живое вещество обладает энергией, то есть способно размножаться и распространяться. От наличия вещества и энергии зависят реакции жизнедеятельности живых организмов. Исходя из этого, главное свойство биосферы заключается в постоянном обмене, в котором участвуют организмы и окружающая среда. Она является источником всех необходимых веществ для организмов. Окружающая среда пополняется продуктами обмена веществ. Данные процессы определяют функционирование биосферы в виде целостной системы.

Примечание

Процесс деятельности продуцентов сопровождается накоплением солнечной световой энергии, которая затем трансформируется в энергию химических связей. Суммарная биомасса биосферы в целом определяется именно суммарной первичной продукцией автотрофов.

Свойства биосферы определяют специфику это достаточно сложной системы. Основными из них являются:

1. Централизованность. Живые организмы — это центральное звено биосферы, что всесторонне подтверждено В.И. Вернадским. Несмотря на то, что недопустимо применять понятие антропоцентризма в исследовании живого вещества, многие современные ученые считают центром биосферы один вид — человека.
2. Открытость. От наличия энергии, включая солнечную радиацию, зависит существование биосферы.
3. Саморегулируемость и организованность. Биосфера обладает рядом механизмов, которые обеспечивают ее способность противодействовать возникающим возмущениям, стабилизировать первоначальное состояние или способность к гомеостазу.
4. Разнообразие заключается в наличии разных сред жизни, которые составляют биосферу, включая водную, почвенную, наземно-воздушную и другие среды, разнообразных природных зон, геохимических областей и большого количества элементарных экосистем, которым присуще видовое разнообразие. Предположительно, в наше время на планете Земля обитают свыше 10 миллионов видов животного мира и более 1 миллиона видов царства растений и грибов. Разнообразие является условием устойчивости какой-либо экосистемы, а также биосферы в целом.
5. Механизмы, которые обеспечивают круговорот веществ и зависимую от него неисчерпаемость каких-либо химических элементов и их соединений.

В процессе эволюции биосферы наблюдается усложнение структуры биологических сообществ, увеличивается видовое разнообразие, совершенствуются механизмы приспособляемости живых организмов. Вместе с эволюцией повышается эффективность преобразовании энергии и вещества биологическими системами в виде:

• организмов;
• популяций;
• сообществ.

Вершина эволюции живого вещества на планете — человек. Он относится к биологическому виду, который с помощью множества эволюционных трансформаций приобрел сознание, являющееся совершенной формой отражения окружающей среды, и способность к изготовлению и применению в процессе жизнедеятельности орудий труда. Благодаря орудиям труда, человечество обустроило среду искусственного происхождения для жизни в виде поселений, жилищ, одежды, продуктов питания, машин и многого другого. С этого момента эволюция биосферы перешла на новый уровень, на котором мощная движущая сила определяется человеческим фактором.

Основной компонент 2: Минеральные соли

Кальций является основным элементом минеральных солей в косном веществе. Он обеспечивает кости жесткостью и прочностью. Фосфор помогает кальцию в формировании кристаллической структуры костей. Минеральные соли также содержат магний, который играет важную роль в обмене веществ и укреплении костной ткани.

Минеральные соли осуществляют ряд функций в организме. Они участвуют в регуляции кислотно-щелочного баланса, поддерживают нормальное давление внутри клеток и благоприятно влияют на метаболические процессы в организме. Кроме того, минеральные соли играют важную роль в обмене кальция между костной тканью и кровью.

В зависимости от возраста и физиологических потребностей организма, рекомендуется потребление определенных количеств минеральных солей. Недостаток или избыток минеральных солей в организме может привести к различным заболеваниям и нарушениям обмена веществ.

Особенности распределения биомассы на Земле

Состав и распределение биосферы – один из интереснейших вопросов в биологии. 

Биосфера включает в себя огромное количество растений, животных и других форм жизни нашей планеты. Термин «ноосфера», предложенный Вернадским в начале 20-го столетия, получил широкое распространение. 

Биогенные вещества — созданные в процессе жизнедеятельности организмов соединения, например, природный газ, нефть, известняк.

Изучение биомассы крайне важно для понимания климатических сдвигов, путей передачи и трансформации углерода и других элементов. Разнообразие живых и неживых организмов, взаимодействующих между собой, обменивающихся веществами, называется экосистемой

Приспособленность видов к условиям существования происходит непрерывно. Биосфера имеет четкую структурную организацию и является глобальной экосистемой планеты. В.И. Вернадский создал учение о роли живых организмов, о воздействии живого на преобразование земной коры. Состав биосферы и свойства зависят от взаимодействия её биотического и абиотического компонентов.  Основной объем массы живой материи приходится на растительный мир, он составляет 80% от биомассы планеты. На втором месте, после растений, идут бактерии. Ученые, с использованием углеродного метода, определили, что все живые организмы содержат суммарно 550 миллиардов тонн углерода.  Биомасса суши составляет почти 99,9%. Это объясняется большой массой продуцентов на поверхности Земли. Наибольшая плотность жизни отмечается в тех зонах, где виды специфически приспособились к совместному существованию. К структурообразующим факторам биосферы относят свет, как условия формирования и усовершенствования жизни. Под воздействием микроорганизмов, растений и животных сформировался почвенный слой.  В почве обитает больше редуцентов. К ним относятся бактерии и грибы, которые разлагают останки живых существ до неорганических веществ. В почве происходит особый газообмен. Ночью, при охлаждении и сжатии газов, в неё проникает некоторое количество воздуха, его поглощают и перерабатывают почвенные организмы.  Почвенные микроорганизмы играют важную роль в круговороте веществ, в почвообразовании и формировании плодородного слоя. Большая биомасса почвы, в сочетании с высоким видовым разнообразием, обеспечивает сложность экосистем. Почвенные организмы включают в круговорот веществ биосферы важнейшие химические соединения. В морской биомассе содержится больше консументов, чем продуцентов. В состав океанической и морской воды входят минеральные соли. Микроорганизмы, живущие в океанических термальных источниках, являются хемотрофами, основными продуцентами океанического дна. Несмотря на многообразие водных обитателей, их можно поделить на 3 группы, с учетом мест обитания в воде. Между каждой группой организмов существуют тесные связи, они обмениваются веществом и энергией. В современном мире воздействие человека на биомассу океана огромно. Бентосные организмы в океане живут на дне и в грунте. Фитобентос: зеленые, бурые, красные водоросли встречаются на глубине до 200 м. Зообентос представлен животными. Воздушная среда характеризуется значительным количеством кислорода, солнечной энергии, но в ней, зачастую, не хватает влаги. Поэтому, обитатели засушливых мест имеют специальные приспособления для добычи, запасания и экономной траты драгоценной влаги. Разнообразие этой среды представлено разнообразием жизни в ней. Каждому наземному биогеоценозу присущи свои черты. Так, в экваториальных биоценозах сильно развита конкуренция за обладание местом обитания, пищей, светом и кислородом.

В современном мире огромное влияние на биомассу оказывает человек. Сокращаются площади, производящие живую массу.

Смотри также:

• Изменения в экосистемах под влиянием деятельности человека
• Агроэкосистемы, основные отличия от природных экосистем.
• Биологический круговорот и превращение энергии в биосфере, роль в нем организмов разных царств. Эволюция биосферы

Структура косного вещества биосферы: основные компоненты и их роль

Продуценты – это растения, которые являются основными производителями органического вещества в биосфере. Они осуществляют фотосинтез, поглощая солнечную энергию и превращая ее в питательные вещества.

Консументы – это животные и микроорганизмы, которые питаются растениями или другими живыми организмами. Они получают энергию и питательные вещества, которые продуценты синтезируют. Консументы различаются по уровням питания: первичные, вторичные, третичные и т.д.

Разлагатели – это организмы, которые разлагают органическое вещество, превращая его в неорганические компоненты. Они включают в себя бактерии, грибы и детритофагов, которые участвуют в процессах детритообразования и детритоведения. Разлагатели позволяют рециклировать питательные вещества и поддерживать баланс в биосфере.

Вода и минералы – это неорганические компоненты, которые также являются важной частью косного вещества. Вода играет ключевую роль в жизни всех организмов, участвуя в метаболических процессах и поддерживая температурный баланс

Минералы предоставляют организмам необходимые микроэлементы для роста и развития.

Атмосфера – это газовая оболочка, которая окружает Землю и является неотъемлемой частью биосферы. Она содержит кислород, углекислый газ и другие газы, необходимые для жизни организмов. Атмосфера также играет важную роль в защите от вредного излучения и температурных экстремумов.

Вывод: Косное вещество биосферы включает в себя разнообразные компоненты, которые взаимодействуют друг с другом, обеспечивая жизненно важные процессы. Продуценты синтезируют органическое вещество, консументы получают энергию от продуцентов, разлагатели разлагают органические остатки, а вода, минералы и атмосфера поддерживают жизнедеятельность организмов. Все эти компоненты вместе образуют косное вещество биосферы и обеспечивают баланс и устойчивость жизни на планете Земля.

Биомолекулы

Белки — одна из основных групп биомолекул, составляющих косное вещество биосферы. Белки выполняют множество функций, таких как катализ химических реакций, транспорт веществ, защита от инфекций и поддержание структуры клеток и тканей. Примерами белков являются гемоглобин, коллаген, антитела и ферменты.

Липиды — другая важная группа биомолекул. Они являются основными компонентами клеточных мембран и выполняют функции защиты, запасания энергии и терморегуляции. Примерами липидов являются фосфолипиды, стероиды и триглицериды.

Углеводы — еще одна группа биомолекул, входящих в состав косного вещества биосферы. Они являются источником энергии для клеток и выполняют структурные функции. Примерами углеводов являются глюкоза, целлюлоза и гликоген.

Нуклеиновые кислоты — группа биомолекул, включающая ДНК и РНК. Они являются генетическим материалом организмов и участвуют в передаче и хранении генетической информации. Нуклеиновые кислоты также играют роль в синтезе белков.

Биомолекулы представляют собой огромное многообразие химических соединений, которые образуют основу жизни на Земле. Они взаимодействуют друг с другом и выполняют сложные функции, обеспечивая жизнедеятельность всех организмов.