G. V. Voitkevich Erdagi hayotning paydo bo'lishi va rivojlanishi Muqaddima

Yerning zamonaviy biosferasi va uning aholisi

 

Ha, shubhasiz, dunyoning barcha mamlakatlari hayot uchun mavjud deb ta'kidlashlari mumkin. Vulqon tog'lari tubida yashiringan chuchuk suvli ko'llar, issiq mineral buloqlar, okean tubi, atmosferaning yuqori mintaqalari, eng abadiy qorlar yuzasi - biz hamma joyda uyushgan mavjudotlarni topamiz.

Charlz Darvin

 

Tirik organizmlar metabolizm va energetik jihatdan uzviy bog'liq bo'lgan yashash joylari bilan birgalikda Yerning maxsus qobig'i - biosferani hosil qiladi. Butun aholisi bilan sayyoramizning zamonaviy biosferasi tirik materiyaning uzoq evolyutsiyasi va butun atrof-muhitdagi o'zgarishlarning natijasi edi.

Biosfera tushunchasi birinchi marta mashhur frantsuz tabiatshunosi JB Lamark (1744-1829) asarlarida yoritilgan. Biosfera avstriyalik geolog E. Suess (1834-1914) tashabbusi bilan geologiya fanlariga kiritilgan. Biroq, biosferaning Yerning sifat jihatidan maxsus energiya va geokimyoviy konvertlari sifatida xom nazariyasi bizning mamlakatimizda taniqli tabiatshunos V.I.Vernadskiy (1863-1945) tomonidan ishlab chiqilgan. Keyinchalik, bu ta'limot A.P.Vinogradov, V.V.Kovalskiy, A.A.Polinov, A.I.Perelman va boshqa, asosan sovet olimlari tomonidan ishlab chiqilgan yangi g'oyalar bilan to'ldirildi.

Biosfera - bu materiyaning murakkab tashkiloti bo'lib, unda uning harakatining turli noorganik shakllari tirik moddalar bilan bog'liq. Biosferada mavjud bo'lgan millionlab organizm turlari o'z-o'zidan emas, balki ko'p sonli shaxslarning tabiiy birlashmalari - biosenozlarda yashaydi. Aslida sayyoramizdagi birinchi tirik organizmlarning kelib chiqishi biosenozlarning paydo bo'lishi edi. Boshqacha qilib aytganda, hayotning har qanday shakli ma'lum bir muhit bilan bog'liq va shu bilan hayotning kelib chiqishi muammosi biosferaning kelib chiqishi muammosidir.

Har bir organizm uchun tashqi muhit bilan almashinish uning mavjudligi uchun ajralmas shartga aylandi. Ko'rinishidan, bizning Yerning butun biosferasini uning materiyasining tirik moddalar bilan almashinadigan qismi deb tushunish kerak. Atrof-muhit bilan bog'liq holda barcha tirik organizmlar avtotrofik va geterotrofiklarga bo'linadi. Avtotrof organizmlarga oziq-ovqat manbai noorganik mineral moddalar bo'lganlar kiradi. Avtotrofik ovqatlanishning eng tipik jarayoni fotosintez bo'lib, u erda quyosh nurlari yordamida karbonat angidrid va atrof-muhit suvidan organik moddalar hosil bo'ladi. Geterotrof organizmlar uchun oziq-ovqat manbai tayyor organik moddalardir. Yashil o'simliklar avtotrof organizmlarga, hayvonlar geterotrofiklarga tegishli ekanligini tasavvur qilish qiyin emas. Ammo shuni ta'kidlash kerakki, biosferada avtotrofik va geterotrofik ovqatlanishni birlashtirgan mikroorganizmlarning oz qismi mavjud. O'simliklar va hayvonlar orasidagi organizmlarning bunday oraliq shakli xlorofillni saqlaydigan va avtotrofik ovqatlanish usuliga ega bo'lgan flagellates - evgenlar bo'lib, ularning ba'zilari atrof-muhit sharoitlari va yorug'likka qarab, avtotrofik ovqatlanish usulini geterotrofga o'zgartiradi.

Zamonaviy biosferaning aksariyat organizmlari Yer atmosferasidan bo'sh kislorod ishtirokida yashovchi aerob organizmlardir; mikroorganizmlarni o'z ichiga olgan ancha kichik qismi anaerob bo'lib, kislorod muhitidan tashqarida yashaydi.

Tirik organizmlar yashash muhitining sharoitlariga ko'ra sayyoramizning eng yuqori qatlamlarida joylashadilar: atmosfera, gidrosfera, tuproq, cho'kindi qobiq - qatlam. Biosferadagi organizmlar keskin farqli kontsentratsiyalarni hosil qiladi - atmosfera havosining har kubometriga bitta bakteriya va sporadan tortib sayyoramizning ekvatorial kamarining kuchli tropik o'rmonlari va Jahon okeanining tubidagi hayot izlari.

Tirik organizmlarning umumiyligi yagona butunlikni - sayyoramizning tirik moddasini, uning biomassasini tashkil qiladi. Sovet olimlari N. I. Bazilevich, L. E. Rodina va N. N. Rozovlarning fikriga ko'ra biomassaning umumiy miqdori va uning quruqlik bilan dengiz o'rtasida taqsimlanishi jadvalda keltirilgan. 1. Quruqlik (qit'alar) organizmlari biomassasi Jahon okeanining biomassasidan qariyb 800 baravar katta ekanligini anglash qiyin emas. Organizmlarning quruqlikda paydo bo'lishi .. Paleozoy erasining o'rtalarida Yerning butun biomassasini keyingi barcha biogeokimyoviy oqibatlari bilan sezilarli darajada ko'payishiga olib keldi degan xulosaga kelish tabiiy. Bir vaqtlar V.I.Vernadskiy Yerning butun tarixi davomida biomassaning barqarorligi to'g'risida xulosaga keldi. Biroq, bu xulosa endi taxminiy ravishda qabul qilinishi kerak.

 

 

 

Okeanlarda hayot uchun sharoitlar eng qulay bo'lganligi sababli, Yerning gidrosferasi butun borligi davomida biomassaning barqarorligi bilan ajralib turdi, deb taxmin qilish mumkin. Bunday holda, tirik materiyaning umumiy massasi Jahon okeanining sirt maydoni bilan aniqlandi - bu qiymat aniq o'zgaruvchan va er qobig'ining geologik rivojlanishiga bog'liq.

Sayyoramizdagi barcha organizmlar suv bilan chambarchas bog'liq. Mashhur nemis fiziologi R. Dubois (1818-1896) yozganidek, organizm jonli suv - eau animale. Tirik organizm uchun asosiy xususiyatlarini yo'qotmaydigan bog'langan suv ajralmas tarkibiy qism hisoblanadi. Uning tirik organizmlardagi miqdori, sporalar va inert urug'lardan tashqari 3, og'irligi bo'yicha 60 dan 99,7% gacha. Suv organizmlar hayotida juda katta rol o'ynaydi. Yilda   oliy hayvonlar, jadal faoliyat organlari eng suv bilan to'yingan etiladi. Agar skeletda 22%, mushaklarda 76,6% suv bo'lsa, u holda yurakdagi suv miqdori 79,3% gacha ko'tariladi va miya yarim korteksida u 83,3% ga etadi. Yosh organizmlarda intensiv o'sish davrida suv miqdori 90% dan oshadi, kattalarda esa 50% gacha tushadi. Kam tashkil etilganlarning eng yorqin namunasi - bu meduzalar, ulardagi suv miqdori og'irligi bo'yicha 99,9% ni tashkil qiladi. Ammo meduzalar murakkab jismlar bo'lib, dengiz muhitida harakatchan. Shu bilan birga, dengiz faunasi quruqlikdagi hayvonot dunyosiga qaraganda, hayvonlar sinflari soniga ko'ra xilma-xil.

Shunday qilib, hayvonot dunyosining asosiy sinflari va turlarining evolyutsiyasi tirik organizmlarning paydo bo'lishida o'z izini qoldirgan suvda yashash muhiti bilan chambarchas bog'liq edi.

Kimyoviy jihatdan tirik materiyaning asosini uglerod tashkil etadi, u cheksiz xilma-xil kimyoviy birikmalar yaratish noyob qobiliyatiga ega. Tirik organizmning har qanday shakli bir nechta kimyoviy elementlarning birikmalaridan iborat. Masalan, inson tanasi massasining 96% ni biosferada juda ko'p uchraydigan H, C, N, O kabi elementlar tashkil etadi, qolgan elementlar tirik organizmlarga nisbatan oz miqdordagi tarkibiga kiradi, ammo ularning ba'zilari fiziologik funktsiyalarda juda muhim rol o'ynaydi. Davriy jadvalning barcha elementlari sayyoramizning tirik materiyasining bir qismi, ammo har xil miqdordagi deb taxmin qilishimiz mumkin. Tirik moddada kimyoviy elementlarning tarqalishining umumiy mohiyati ularning tarkibidagi darajasiga ko'ra jadvalda keltirilgan. 2018-04-02 121 2.

 

 

 

Tirik organizmlar fiziologik ehtiyojlariga muvofiq ravishda tashqi muhitdan kimyoviy elementlardan foydalanish selektiv qobiliyatiga ega. Ko'pgina elementlar tirik mavjudotlarning organik va mineral birikmalarining bir qismidir, ularni asosiy tarkibiy elementlarga (C, H, N, O, P, S, Na, K, F, Mg, Si, Ca) va elementlarga bo'lish mumkin. biokatalizatorlar (Fe, Cu, B, Mn, J). Tirik organizmlarning eng muhim kimyoviy elementlariga biofilik deyiladi. Ularning atomlari birikmasi organik moddalarning turli molekulalarini beradi.

Biroq, hayotning turli shakllari monomer bo'lgan juda oz miqdordagi oddiy molekulalardan iborat. Eng muhim monomerlar oqsillarni hosil qiluvchi aminokislotalardir. Biosferaning tirik moddasi asosan zanjir shaklida uzun molekulalardan iborat. Zanjirlar bir-biriga bog'lanib, polimerlarni hosil qiladi, unda ma'lum tuzilmalar ozgina o'zgarish bilan takrorlanadi. Polimerlarda halqa konstruktsiyalari va yon shoxchalar mavjud bo'lib, zanjirlarning o'zi ba'zan o'ziga xos murakkab tuzilmalarga birlashadi. Ushbu tuzilmalar ba'zi oqsil polimerlarining kimyoviy reaktsiyalarni tezlashtiradigan katalizator vazifasini bajarishiga imkon beradi. Ushbu organik katalizatorlar fermentlar deb ataladi. Organik kimyoviy birikmalarning xilma-xilligi monomerlardan har xil polimerlarning hosil bo'lishi va polimerlarning bir-biri bilan har xil birikmalariga bog'liq. Tirik moddalarning asosini uglevodlar, yog'lar, suv va nuklein kislotalar tashkil etadi (1-rasm).

Uglevodlar juda keng tarqalgan organik birikmalardir. Ular odatda C _n H _2n O _n umumiy formulasi bilan ifodalangan turli xil nisbatlarda C, O, H dan tashkil topgan eng oddiy uglerod birikmalari . Bularga glyukoza va fruktoza kabi monosaxaridlar kiradi (C ₆ H ₁₂ O ₆ ). Eng murakkab saxarid glikogen hayvon to'qimalarida uchraydi. Uning molekulalaridan biri 1000 ta monosaxarid molekulasidan iborat. O'simliklar tarkibida tola (tsellyuloza) juda muhimdir, undan o'simlik hujayralarining devorlari qurilgan.

Yog'lar - bu turli xil yog 'kislotalarining birikmalaridan tashkil topgan murakkab organik birikmalar. Yog 'molekulalarida uglerod atomlari vodorod atomlari bilan bog'langan zanjirlarni hosil qiladi. Kislorod juda oz. Yog 'kislotalaridan birining tuzilish formulasi shakl. bitta.

Oqsillar nihoyatda murakkab organik tabiiy birikmalardir. C, O, H dan tashqari ular tarkibida N, ba'zan S. bor Oddiy oqsil molekulasi bir necha yuz monomer - aminokislotalardan iborat. Har bir oqsil turi boshqa turdan aminokislotalar to'plami va ularning molekulalarining fazoda joylashish tartibida farq qiladi. Mumkin bo'lgan aminokislotalarning atigi 20 tasi tirik organizmlarda nisbatan keng tarqalgan. Ularning tarkibi jadvalda keltirilgan. 3. O'rtacha oqsil molekulasi, 100 ta aminokislota molekulasidan iborat bo'lib, 20 ^{ta 100 ta} birikma tuzilishini berishi mumkin , bu bizning Galaktikamizdagi atomlar sonidan ancha ko'p. Biroq, aksariyat tirik organizmlar 100 mingdan kam turdagi oqsil molekulalarini sintez qiladi va ishlatadi.

 

 

 

O'z-o'zini ko'paytirishga va irsiyat birliklarini ifodalashga qodir organik moddalarning uyushgan birikmalariga genlar deyiladi. Ular odatda purinlar, pirimidinlar, shakar va fosfat ionlaridan qurilgan. Purin va pirimidinning tuzilish formulalari shakl. bitta.

 

 

 

Tirik organizmlarning mavjud bo'lishining asosiy sharti bu o'z-o'zini ko'paytirish qobiliyatidir. Barcha tirik organizmlarda ko'payish jarayoni bir xil polimer - dezoksiribonuklein kislotasi (DNK) tomonidan boshqarilishi aniqlandi. DNK molekulalari ribonuklein kislota (RNK) bilan chambarchas bog'liq bo'lgan molekulalar bilan birgalikda tanaga qanday ishlash haqida ma'lumot beradi.

DNK molekulalari organizmlarning keyingi avlodlariga metabolizmni qanday saqlash, o'sishi va ko'payishini aytib beradigan genetik kodni saqlaydi. Barcha genetik ma'lumotlar butun uzunligi bo'ylab DNK molekulasi ichida joylashgan kimyoviy guruhlar ketma-ketligida joylashgan. DNK molekulyar tuzilishlarning ikkita zanjiridan iborat bo'lib, ular bir-biriga aylanib, yopiq er-xotin spiralni hosil qiladi.

Genetika va molekulyar biologiya ma'lumotlariga ko'ra, sayyoramizdagi barcha tirik mavjudotlar (baliqlar, qushlar, o'simliklar va boshqa organizmlar) bitta reja asosida - oqsillar, nuklein kislotalar, polisakkaridlar va lipidlardan tashkil topgan o'xshash qurilish bloklari asosida qurilgan. Hujayralar tuzilishini tashkil etuvchi kimyoviy elementlarning to'plami umuman ancha cheklangan va asosiy biofil elementlar bilan belgilanadi.

O'simliklar va hayvonlarning evolyutsiyasi dengiz suvida davom etganligi sababli, unda erigan kimyoviy elementlar muqarrar ravishda ushbu organizmlarning tarkibiga kirib, ba'zi hayotiy jarayonlarning umumiy rivojlanishiga ta'sir ko'rsatdi. Va zamonaviy davrda, ba'zi hayvonlarning tarkibidagi bir qator elementlarning nisbati, go'yo ularning dengiz suvidagi nisbatlarini takrorlaydi. Bir qator elementlarning tegishli nisbatlarini qon yoki turli hayvonlar tanasining yumshoq qismi bilan solishtirish jadvalda keltirilgan. 4.

Yer biosferasining populyatsiyasi morfologik jihatdan nihoyatda xilma-xil. Jismoniy shaxslarning o'lchamlari juda katta farq qiladi. O'simliklar orasida biz mikrometrlarda o'lchangan bakteriyalarni, uzunligini 300 m ga etgan ulkan suv o'tlarini (Makrokistlar) va balandligi 150 m gacha bo'lgan evkalipt daraxtlarini topamiz, hayvonlar orasida eng kichik siliya (o'nlab mikrometr) va 33 m gacha ulkan ko'k kitlar ma'lum.

Sayyoramizning butun tirik dunyosi azaldan hayvonlar va o'simliklarga bo'lingan. Biroq, hozirgi vaqtda uyali tashkilotlar tuzilmalarini chuqur o'rganish yanada puxta va yangi tizimlashtirishga imkon beradi.

 

 

 

Eng kam uyushgan jonzotlar bakteriyalar va ko'k-yashil suv o'tlari. Ular boshqa barcha organizmlardan hujayradagi haqiqiy yadro yo'qligi va hujayrada erkin joylashgan DNKning maxsus holati bilan, yadro membranasi bilan sitoplazmadan ajratilmaganligi bilan ajralib turadi. Ushbu organizmlarga prokaryotlar (Procaryota - prenuklear) deyiladi. Boshqa barcha bir hujayrali va ko'p hujayrali organizmlar membrana bilan o'ralgan va sitoplazmadan keskin ajratilgan haqiqiy yadroga ega. Bunday organizmlar eukaryotlar (Eucaryota - yadro) deb ataladi. Differentsiallangan yadro va sitoplazmadan tashqari ularning ayrim vakillari mitoxondriyaga ega, ko'pchiligida esa plastidalar va murakkab flagellar mavjud. 

 

 

 

 

 

 

Shakl. 2 prokaryotlar va eukaryotlarning bir hujayrali vakillarining tuzilishini ko'rsatadi. Jadval 5 ularni tashkil etishning asosiy xususiyatlarini ko'rsatadi. Ma'lum bo'lishicha, prokaryotlar va eukariotlar o'rtasidagi farqlar, masalan, yuqori o'simliklar va yuqori hayvonlar (ular ham, boshqa ökaryotlar ham) o'rtasidagi farqlardan ancha chuqurroq va ahamiyatliroqdir. Aynan eukariotlar ikkita shohlikka - o'simliklar va hayvonlarga bo'linadi. Biroq, bakteriyalar va ko'k-yashil suv o'tlari endi o'simlik dunyosidan chiqarib tashlanmoqda. Shu bilan birga, qo'ziqorinlarni tirik organizmlarning alohida shohligi sifatida ajratish tendentsiyasi aniq bo'lgan. Ko'pgina mikologlar qo'ziqorinlarning har qanday o'simlik guruhidan kelib chiqishi ehtimoldan yiroq emas deb hisoblashadi. Qo'ziqorinlarning heterotrof amoeboid biflagellate protozoa kelib chiqishi ehtimoli ko'proq. Qo'ziqorinlarning hayvonlarga yaqinligi zamonaviy biokimyo ma'lumotlari bilan tasdiqlangan.

Yuqoridagilarni hisobga olgan holda, biz biosferaning organik dunyosi to'rtta shohlikdan iborat deb taxmin qilishimiz mumkin: prenuklear (prokaryotlar), hayvonlar, zamburug'lar va o'simliklar. Geologik tarixda eng qadimgi prokaryotlar bo'lgan, ularning hayotiy faoliyatining izlari morfologik va biokimyoviy jihatdan prekambriyalik tuzilmalarda aniqlangan. Prokaryotlar, o'simliklar, zamburug'lar va hayvonlar o'rtasidagi genetik munosabatlarning asosiy xususiyatlari shakl. 3.

Eukaryotlar asosan o'simliklar va hayvonlar bilan ifodalanadi. O'simliklar harakatsiz organizmlardir (ular o'zlarining transport vositalariga ega emaslar). Ularning hujayralari qobiq shaklida qattiq tsellyuloza bilan qoplangan, bu ularni himoya qiladi va erkin harakatlanishiga to'sqinlik qiladi. Shuning uchun ozuqa moddalarini to'plash uchun o'simlik hujayralari asosan fotosintez jarayonidan foydalanadi. Aksincha, hayvon hujayralari elastik membranaga ega. Hayvonlarning o'zlari yaxshiroq yashash joylari va oziq-ovqatlarni qidirishda faol harakat qilishadi, ammo shuni ta'kidlash kerakki, biriktirilgan turmush tarzini olib boradigan va mikroorganizmlar shaklida oziq-ovqat iste'mol qiladigan hayvonlarning dengiz shakllari (gubkalar, mercanlar, dengiz zambaklar) mavjud.

O'simliklar va hayvonlarning asosiy farqi biosferada bir hujayrali organizmlar yashagan paytgacha shakllangan oziqlanish va harakatlanish usullarida yotadi. Hayvonlarning turlari o'simlik organizmlariga qaraganda taxminan 4 baravar ko'p, ya'ni. sayyoramiz faunasi o'simliklar dunyosiga qaraganda ancha xilma-xildir.

Turlarning soni bo'yicha hasharotlar hayvonlar orasida birinchi o'rinni egallaydi. Ushbu eng ko'p sonli umurtqasizlar sinfida 1 milliondan ortiq tur mavjud. Turli xil hayvon turlari sonining umumiy nisbati shakl. 4. Hasharot turlari soni har qanday tirik organizmlar turlarining sonidan keskin oshib ketishi aniq. Ammo,   entomologlarning xulosasiga ko'ra, yozilgan hasharotlar turlaridan tashqari, biosferada ham shuncha hisoblanmagan mavjud. Hasharotlar tez ko'payish qobiliyatiga ega ekan, ular kuchli biologik va geokimyoviy omil ekanligi aniq. Qattiq hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, sayyoramizda kamida 108 milliard hasharotlar yashaydi, ya'ni. Yerdagi har bir odam uchun bu sinfning 250 millionga yaqin vakili bor.

Turlar sonining keyingi qismi mollyuskalardir, ammo ularning soni hasharotlarga qaraganda ancha kam. Umurtqali hayvonlar turlar soni bo'yicha uchinchi o'rinni egallaydi va ular orasida eng rivojlangan sinf - sutemizuvchilar o'ndan birini tashkil qiladi. Umurtqali hayvonlarning taxminan yarmi baliqlardir. Shunday qilib, agar artropodlarda turlarning eng intensiv shakllanishi quruqlikda, asosan hasharotlar orasida sodir bo'lgan bo'lsa, unda umurtqali hayvonlarda bu uchun eng qulay imkoniyatlar suv muhitida amalga oshirildi.

 

 

 

Shakl: 3. Tirik organizmlarning turli podsholiklarining genetik aloqalari. Bir hujayrali prokaryotlar murakkabroq bir hujayrali eukaryotlarning paydo bo'lishiga olib keldi, ulardan ko'p hujayrali barcha uch qirollik: o'simliklar, zamburug'lar va hayvonlar tushadi.