Косные вещества биосферы: примеры и особенности

Основной компонент 3: Костные клетки

Костные клетки являются живыми элементами кости и выполняют ряд важных функций. Они участвуют в процессе образования костной ткани, ее росте, ремоделировании и регенерации. Костные клетки также синтезируют и высвобождают множество биологически активных веществ, таких как коллаген, кальций, фосфаты и другие минералы, которые обеспечивают прочность и упругость костей.

Одним из основных типов костных клеток являются остеобласты. Они отвечают за активное образование и секрецию костной матрицы – вещества, которое затем минерализуется и превращается в твердую костную ткань. Остеобласты также регулируют обмен кальция и фосфора в организме.

Другим важным типом клеток являются остеоциты. Они являются зрелыми формами остеобластов и населяют костную матрицу. Остеоциты контролируют процессы ремоделирования кости и реагируют на изменения нагрузки и различные физиологические воздействия.

Третьим типом клеток костной ткани являются остеокласты. Эти клетки отвечают за разрушение кости. Остеокласты активно участвуют в процессах резорбции – деградации и поглощении костной ткани. Они секретируют специфические ферменты, участвующие в разрушении матрикса и мобилизации минералов из кости.

Костные клетки являются неразрывной частью костной системы и оказывают значительное влияние на ее форму, структуру и функционирование. Понимание роли и механизмов работы этих клеток является важным аспектом изучения костной ткани и позволяет разрабатывать новые подходы в лечении и профилактике различных заболеваний опорно-двигательного аппарата.

Законы В.И.Вернадского

В.И. Вернадский (1863-1945гг.), основатель геохимии, биогеохимии, автор многочисленных трудов по философии естествознания, изучая эволюцию биосферы Земли, сформулировал следующие законы, занимающие важнейшее место в современной экологии.

ПЕРВЫЙ ЗАКОН: масса вещества, вовлекаемого в жизненные процессы, постепенно увеличивается в процессе эволюции биосферы.

ВТОРОЙ ЗАКОН: скорость оборачиваемости вещества увеличивается в процессе эволюции биосферы.

Каждая экосистема находится в непрерывном развитии, которое обозначают термином СУКЦЕССИЯ (от лат. сукцессио -преемственность, наследование).

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СУКЦЕССИЯ — это упорядоченный процесс развития сообщества животных, который происходит вместе с изменением окружающей среды.

В этом упорядоченном процессе развития сообщество изменяет окружающую среду так, что в новых условиях постепенно вместо старых видов образуются другие популяции, другие виды.

Этот упорядоченный процесс развития на определенной стадии выходит на равновесное состояние.

Имеется ввиду равновесие между живым веществом и биокосным и косным веществом. Это равновесие — зрелая стадия экологической системы.

В естественных условиях в экологической системе Земли — биосфере имеет место УСТОЙЧИВОЕ РАВНОВЕСИЕ: жизнь создает необходимый для жизни состав земной атмосферы, воды и почвы.

Антропогенное воздействие на биосферу приводит к нарушению этого равновесия, изменяя состав атмосферы, воды и почвы. Из атмосферы все больше потребляется кислорода на нужды промышленности и транспорта, сокращаются площади лесов, загрязняются воды Мирового океана, уменьшается количество морского фитопланктона, который как и растения на суше, поставляет кислород в атмосферу.

Общее содержание кислорода в атмосфере уменьшается.

Одновременно увеличивается содержание углекислого газа.

За последнее столетие значительно возросло производство электроэнергии, 80% которой вырабатывается на тепловых электростанциях за счет энергии ископаемого углерода.

То есть человеческая цивилизация невольно стремится нарушить сложившееся в процессе экологической сукцессии равновесие в биосфере.

Биосфера Земли обладает определенным запасом устойчивости, но он не беспределен.

Поэтому такое большое значение имеет рациональное использование ресурсов биосферы.

УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ

Эрозия почв

6. Загрязнение почв радиоактивными веществами( регионы Бетпакдалы, Балхаша, Мугоджар, Мангистау, Каспия, Иртыша, район Семипалатинского ядерного полигона)

Загрязнение почв тяжелыми металлами(свинцом – Риддер, Усть-Каменогорск, Заряновск), ядовитыми веществами (Павлодар, Экибастуз, Тараз, Каратау), гептилом ( Атырауская область, район озера Балхаш)

Мероприятия по охране природы в Казахстане:

1. Красная книга Казахстана (1981 год, переиздана в 1991 и 1996 годах.)
2. Государственные природные заповедники ( Территория на которой полностью запрещена хозяйственная деятельность человека) :

Название	Место расположения	Объект охраны
1.Аксу — Жабаглы	Южно – Казахстанская область	Ландшафт Таласского Алатау
2. Алматинский	Алматинская область	Заилийский Алатау
3. Барсакельмес	Кызылординская область	Озеро Барсакельмес
4. Наурызум	Костанайская область	Сосновые леса, степи, озера.
5. Коргалджын	Акмолинская и Карагандинская области	Экосистема озёр
6.Маркаколь	Восточно-Казахстанская область	Ландшафт Южного Алтая, озеро Маркаколь.
7. Устюртский	Мангистауская область	Степной ландшафт
8. Западно – Алтайский	Восточно-Казахстанская область	Горный ландшафт Западного Алтая
9. Алаколь	Алматинская область	Водная экосистема
10 .Каратау	Южно – Казахстанская область	Эндемики Каратау

1. Государственные природные заказники ( Территория на которой ограничена хозяйственная деятельность человека)- 49
2. Государственные природные парки — 12
3. Природные памятники ( территория имеющая научное, историческое, культурное и эстетическое значение) — 26

Впервые ввёл термин «биосфера» в неуку – Ж.Б. Ламарк ( 1802)

Создал учение о биосфере — В.И. Вернадский

Функции живого вещества в биосфере

Остановимся подробнее на функциях живого вещества в биосфере:

1. Энергетическая функция выражается в улавливании живым веществом энергии, а также передача ее внутри пищевой цепи.Примером этой функции живого вещества в биосфере может служить фотосинтетическая деятельность растений. Результатом является первичная продукция, составляющая 98%, которая потребляется животными.

2. Осуществление предыдущей функции живого вещества сопровождается трансформацией газов. В процессе деятельности организмов происходит выделение и поглощение кислорода, углекислого газа и некоторых других соединений. Благодаря газовой функции живого вещества сформировался современный состав атмосферы, сильно отличающийся от добиосферного периода.
3. Концентрационная функция проявляется в извлечении и избирательном накоплении организмами химических элементов окружающей среды. Примером этой функции живого вещества в биосфере могут служить накопления соединений кальция в раковинах моллюсков, минеральных включений в тканях растений, кремнезема в панцирях диатомовых одноклеточных существ.

Раковины моллюсков Источник

В результате трансформации органических веществ произошло накопление залежей полезных ископаемых. К примеру, известняк, торф, каменный уголь представляют собой концентрацию различных соединений в телах отмерших организмов. Доказательством этому служат находки окаменелостей в осадочных породах.

Окаменелости в известняке Источник

4. Окислительно-восстановительная функция тесно связана с биологическим круговоротом веществ. Многие вещества в природе крайне устойчивы и не подвергаются окислению при обычных условиях.Например, молекулярный азот – один из важнейших биогенных элементов. Усваивается он живыми организмами в виде различных соединений. В клетках расщепление соединений происходит очень быстро под влиянием ферментов, и молекулярный азот используется для процессов жизнедеятельности. В природе же образование свободного азота происходит очень медленно.

Если бы живые организмы не могли осуществлять данные процессы, то они ощутили бы нехватку многих элементов.

5. Одной из важнейших функций является средообразующая. Деятельность живых существ преобразует среду обитания. Живое вещество в биосфере способствовало формированию современного состава атмосферы, благодаря организмам создается почва и поддерживается ее плодородие.

Растительный покров определяет водный баланс, распределение влаги и климатические особенности территории. Благодаря трансформации веществ и энергии происходит поддержание на постоянном уровне основных параметров окружающей среды, например, содержание газов в атмосфере.

6. Деструкционная функция обусловливает процессы разложения организмов после их смерти. Редуценты разрушают отмершее органическое вещество до минеральных соединений. Далее эти вещества вновь включаются в биологический круговорот.

Выполняя все эти функции, живые организмы являются важной составной частью в биологическом круговороте веществ

Примеры косного вещества в биосфере

В биосфере можно найти различные примеры косного вещества, которые играют важную роль в жизни различных организмов:

Примеры косного вещества	Значение
Кости животных	Кости являются основным элементом скелета животного, обеспечивая ему опору и защиту. Они также являются хранилищем кальция и других минералов.
Коралловые рифы	Коралловые рифы являются массивными структурами, образованными из скелетов кораллов. Они играют важную роль в экосистеме моря, предоставляя убежище и пищу для разных видов животных.
Раковины моллюсков	Раковины моллюсков служат защитным покровом для этих мягких морских организмов. Они также представляют декоративную ценность и используются в производстве различных предметов.
Зубы человека	Зубы человека состоят из косного вещества и играют важную роль в пищеварении и речи. Они также имеют эстетическое значение и являются одной из составных частей лица человека.

Косное вещество в биосфере имеет значительное значение для поддержания жизни различных видов и обеспечения их основных функций.

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.

Круговорот вещества и энергии

Круговорот биогенных элементов, обусловленный синтезом и распадом органических веществ в экосистеме, называют биотическим круговоротом веществ.

Помимо этого в круговороте участвуют различные минеральные элементы, поэтому весь процесс химических превращений в биосфере принято именовать биогеохимическим круговоротом веществ в природе.

Остановимся подробнее на основных типах круговорота наиболее важных веществ в биосфере.

1. Для жизни на планете самым необходимым веществом является вода.Все организмы используют ее для процессов жизнедеятельности. Круговорот воды в природе в большей степени является физическим процессом, однако организмы принимают в нем значительное участие. Познакомимся с круговоротом воды на схеме.

Мировой круговорот воды начинается испарением влаги с поверхности водных объектов под воздействием солнечной энергии. Влага в атмосфере трансформируется в облака, которые переносятся ветром на значительные расстояния. Попадая в местность с низкими температурами, облака охлаждаются, что вызывает выпадение осадков. Влага в виде осадков поглощается почвой или стекает по ее поверхности, возвращаясь в моря и океаны. В круговороте воды следует учитывать и роль организмов. Ведь испарение влаги происходит и с поверхности листьев, а в процессах фотосинтеза принимает участие вода.

2. Главным участником биотического круговорота является углерод как основа органических веществ. Познакомимся с круговоротом углерода в природе на схеме.

Природным источником углерода является углекислый газ. Именно с него начинается круговорот углерода в биосфере. Он содержится в воздухе, а также в растворенном состоянии в воде. В атмосферу этот газ попадает при выдыхании всеми организмами, при извержении вулканов, сжигании ископаемого топлива и лесов. Осадки разрушают породы, вынося растворенный углерод в океан, где происходит поглощение его морскими организмами. В процессе фотосинтеза углекислота превращается в органические вещества, которые используются животными для питания. Органические останки затем разлагаются редуцентами и углерод остается в почве в виде полезных ископаемых или используется растениями при минеральном питании. По подсчетам ученых, время оборота углерода в круговороте веществ составляет около 10 лет.

3. Немаловажным элементом считается азот, который входит в структуру всех белков. Рассмотрим схему круговорота азота.

Круговорот азота в природе начинается с атмосферы, где его содержится до 80%. Частично азот поступает в экосистемы в виде оксида азота, образующегося под действием электрических разрядов во время грозы. Основная часть поступает в воду и почву в результате деятельности микроорганизмов – фиксаторов азота. К ним относятся бактерии и сине-зеленые водоросли. Эффективны бактерии, живущие в симбиозе с бобовыми растениями в клубеньках, развивающихся на корнях этих растений.

Азот из разных источников поступает к корням растений в форме нитратов, которые затем используются для минерального питания. Круговорот азота заканчивается деятельностью аммонифицирующих организмов или редуцентов. Они способствуют разложению продуктов жизнедеятельности живых существ и органических останков. В процессе их деятельности образуется аммиак и освобождается свободный азот.

4. Круговорот фосфора во многом отличается от других элементов, таких как, например, азот. Рассмотрим особенности круговорота фосфора в природе.

Фосфор совершает круговорот в наземных экосистемах в качестве составной части клеток живых организмов.Редуценты минерализуют органические соединения фосфора отмерших организмов в фосфаты, которые затем потребляются корнями растений. Большие запасы фосфора содержатся в горных породах, которые при разрушении отдают наземные фосфаты экосистемам. Часть фосфатов вовлекается в круговорот воды и уносится в воды Мирового океана.

Получается, что круговорот фосфора разомкнут, так как значительная часть континентального стока фосфатов остается в океане. Эта разомкнутость существенно усилена антропогенным вмешательством, поскольку человек нарушил многие естественные пути возврата фосфора в почву, а их замена применением фосфорных удобрений недостаточна.

Все рассмотренные вещества включаются в глобальный круговорот веществ и энергии в биосфере. Основой этого круговорота является энергия Солнца.

Обобщенно важнейшие круговороты веществ и энергии можно представить в виде схемы.

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.

Значение биосферы в природе

Значение биосферы как глобальной экосистемы планеты трудно переоценить. Исходя из функций оболочки всего живого, можно осознать ее значимость:

• Энергетическая. Растения являются посредниками между Солнцем и Землей, и, получая энергию, часть ее распространяется между всеми элементами биосферы, а часть используется для образования биогенного вещества.
• Газовая. Регулирует количество разных газов в биосфере, их распределение, превращение и миграцию.
• Концентрационная. Все существа выборочно извлекают биогенные компоненты, поэтому они могут быть как полезными, так и опасными.
• Деструктивная. Это разрушение минералов и горных пород, органических веществ, что способствует новому обороту элементов в природе, в ходе чего появляются новые живые и неживые вещества.
• Средообразующая. Влияет на условия окружающей среды, состав атмосферных газов, пород осадочного происхождения и земельного слоя, качество водной среды, а также на баланс веществ на планете.

Долгое время роль биосферы была недооцененной, так как в сравнении с иными сферами масса живого вещества на планете очень мала. Несмотря на это, живые существа являются могучей силой природы, без которой были бы невозможны многие процессы, а также сама жизнь. В процессе деятельности живых существ, их взаимосвязей между собой, влияния на неживую материю, формируется сам мир природы и облик планеты.

Факторы, влияющие на состояние косного вещества

Состояние косного вещества подвержено влиянию различных факторов, которые могут сказываться как на его качестве, так и на его количестве. Ниже перечислены основные факторы, которые влияют на состояние косного вещества.

Наследственность: Генетические факторы могут быть одной из причин изменений в косном веществе. Отличия в наследственности могут приводить к различным аномалиям и заболеваниям скелетной системы.

Питание: Правильное и сбалансированное питание является ключевым аспектом для здоровья костей. Недостаток определенных витаминов и минералов, таких как кальций и витамин D, может привести к ослаблению косного вещества и развитию заболеваний, таких как остеопороз.

Физическая активность: Регулярная физическая активность, особенно нагрузки, связанные с весом и сопротивлением, считается одним из наиболее важных факторов для поддержания здоровья костей. Физическая активность стимулирует образование нового косного вещества и способствует его укреплению.

Возраст: Состояние косного вещества меняется с возрастом. Достигнув определенного пика максимальной плотности костей, с возрастом костная масса может уменьшаться. Это может привести к ослаблению костей и повышенному риску переломов и заболеваний, таких как остеопороз.

Гормональные изменения: Изменения в уровнях гормонов, особенно эстрогенов у женщин во время менопаузы, могут оказывать негативное влияние на состояние косного вещества. Недостаток эстрогенов может способствовать развитию остеопороза и увеличить риск переломов.

Заболевания: Ряд заболеваний может негативно влиять на состояние косного вещества. Например, ревматоидный артрит, остеопороз, диабет и некоторые другие заболевания могут приводить к нарушениям в образовании и разрушении костной ткани.

Понимание факторов, которые влияют на состояние косного вещества, позволяет принимать меры для его поддержания и укрепления. Здоровые кости играют важную роль в нашей жизни, обеспечивая поддержку для движения и защищая внутренние органы

Поэтому важно обращать внимание на свое здоровье и принимать меры для поддержания здоровых костей

Влияние косного вещества на качество жизни

Косное вещество играет ключевую роль в поддержании физической активности и мобильности человека. Сильные и здоровые кости позволяют нам свободно передвигаться, участвовать в спорте, проводить активное время с семьей и друзьями. Кроме того, косное вещество обеспечивает защиту внутренних органов от травм и ударов.

Недостаток косного вещества может привести к различным проблемам со здоровьем, таким как остеопороз, костные переломы, нарушения осанки и боли в спине. Остеопороз, например, характеризуется потерей костной массы и увеличением риска переломов. Влияние косного вещества на качество жизни человека состоит в возможности избежать таких проблем и сохранить высокую физическую активность на протяжении всей жизни.

Здоровье костной системы и качество косного вещества зависят от ряда факторов, включая рацион питания, физическую активность, уровень гормонов, генетическую предрасположенность и возраст.

Правильное питание богатое кальцием и фосфором может помочь поддерживать костную плотность и здоровье.
Регулярные физические упражнения, особенно весо-нагруженные, способствуют развитию костной массы и укреплению костей.
Уровень гормонов, включая эстроген у женщин и тестостерон у мужчин, влияет на косное вещество и его качество.
Некоторые генетические факторы могут повлиять на развитие остеопороза и других проблем с костями.
С возрастом, качество косного вещества может снижаться, поэтому важно поддерживать его здоровье и массу с помощью правильной диеты и физической активности.

Кроме того, употребление алкоголя, курение и некоторые лекарственные препараты могут негативно влиять на косное вещество и его качество.

Одним из способов поддерживать здоровье костной системы и качество косного вещества является регулярный прием кальция и фосфора с пищей или прием специальных препаратов

Также важно заниматься физической активностью, особенно упражнениями, направленными на развитие и укрепление костей

Таким образом, косное вещество оказывает значительное влияние на качество жизни человека, обеспечивая поддержку, защиту и возможность активного образа жизни. Поддержание его здоровья и качества требует правильного питания, физической активности и учета различных факторов, влияющих на состояние костной системы.

Функции костного вещества в биосфере

1. Поддержка и защита организма. Костное вещество образует скелет, который является основой для поддержки и защиты органов. Он обеспечивает опору для мышц и помогает обеспечить структурную целостность организма. Кости также защищают внутренние органы, такие как головной мозг и сердце, от повреждений.

2. Участие в обменных процессах. В костном веществе содержится кальций, фосфор и другие минералы, которые участвуют в регуляции обменных процессов в организме. Они влияют на аппетит, энергетический обмен, ферментативную активность и другие биохимические процессы.

3. Функция кроветворения. Костный мозг, содержащийся в костях, является местом образования кроветворных клеток – эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов. Он играет важную роль в иммунной системе и обеспечивает организм кислородом.

4. Минеральное хранилище. Кости служат также резервуаром для минералов, таких как кальций и фосфор. Они высвобождают эти минералы в случае их нехватки в организме, способствуя поддержанию гомеостаза и здоровья.

5. Участие в кровьснабжении. Костные ткани также играют роль в кровоснабжении органов и тканей. В некоторых костях находятся крупные кровеносные сосуды, которые обеспечивают доставку кислорода и питательных веществ в организм.

6. Роль в обмене веществ. Костная ткань активно участвует в обмене веществ. Она способна накапливать и выделять определенные химические элементы и вещества. Костное вещество также взаимодействует с другими тканями и органами, обеспечивая оптимальное функционирование организма в целом.

Важно отметить, что здоровье и качество костного вещества влияют на общее благополучие организма. Регулярное потребление пищи, богатой кальцием и фосфором, является важным для поддержания костной системы и профилактики ряда заболеваний