Atmosfääriõhk on füüsikaline segu lämmastikust, hapnikust, süsinikdioksiidist (süsinikdioksiidist), argoonist ja muudest inertgaasidest. Kuiv atmosfääriõhk sisaldab: hapnikku - 20,95%, lämmastikku - 78,09%, süsinikdioksiidi - 0,03%. Väikestes kogustes esineb argooni, heeliumi, neooni, krüptoni, vesinikku, ksenooni jne Lisaks püsikomponentidele on õhus mõned loodusliku päritoluga lisandid, samuti inimtootmistegevuse tõttu atmosfääri sattunud saaste. .

Õhukeskkonna komponendid mõjutavad loomade organismi erinevalt.

Lämmastik on atmosfääriõhu suurim komponent, kuulub inertgaaside hulka, ei toeta hingamist ja põlemist. Looduses toimub pidev lämmastikuringe protsess, mille tulemusena muutub õhulämmastik orgaanilisteks ühenditeks, mis lagunedes taastub ja siseneb uuesti atmosfääri ning seondub uuesti bioloogiliste objektidega. Lämmastik on taimede toitumisallikas.

Lisaks on õhulämmastik hapniku lahjendi, puhta hapniku sissehingamine põhjustab kehas pöördumatuid muutusi.

Hapnik- eluks kõige olulisem gaas, kuna see on vajalik hingamiseks. Kopsudesse sattudes imendub hapnik verre ja kandub sellega kogu kehasse – see siseneb kõikidesse selle rakkudesse ja kulub seal ära toitainete oksüdatsiooniks, moodustades süsihappegaasi ja vee. Kõik loomakehas toimuvad keemilised protsessid, mis on seotud erinevate ainete moodustumisega, lihaste ja elundite tööga, soojuse vabanemisega, toimuvad ainult hapniku juuresolekul.

Puhtal kujul hapnikul on toksiline toime, mis on seotud ensüümide oksüdatsiooniga.

Loomad tarbivad keskmiselt järgmises koguses hapnikku (ml/kg kehakaalu kohta): puhkeolekus hobune - 253, töötamise ajal - 1780, lehm - 328, lammas - 343, siga - 392, kana - 980. tarbitud hapniku hulk sõltub ka vanusest, soost ja keha füsioloogilisest seisundist. Ebapiisava õhuvahetusega - ventilatsiooniga loomade suletud ruumide õhu hapnikusisaldus võib väheneda, mis pikaajalise kokkupuute korral mõjutab nende tervist ja produktiivsust. Linnud on selle suhtes kõige tundlikumad.

Süsinikdioksiid(süsinikdioksiid, CO 2) mängib olulist rolli loomade ja inimeste elus, kuna on hingamiskeskuse füsioloogiline tekitaja. Süsinikdioksiidi kontsentratsiooni vähenemine sissehingatavas õhus ei kujuta endast organismile olulist ohtu, kuna selle gaasi vajaliku osarõhu taseme veres tagab happe-aluse tasakaalu reguleerimine. Süsinikdioksiidi suurenenud sisaldus atmosfääriõhus avaldab negatiivset mõju loomade organismile. Süsinikdioksiidi kõrge kontsentratsiooni sissehingamisel organismis on redoksprotsessid häiritud, süsihappegaas koguneb verre, mis viib hingamiskeskuse ergutamiseni. Samal ajal muutub hingamine sagedasemaks ja sügavamaks. Lindudel süsihappegaasi kogunemine verre ei kiirenda hingamist, vaid põhjustab selle aeglustumist ja isegi seiskumist. Seetõttu on lindude ruumides pidev välisõhu juurdevool palju suuremates kogustes (1 kg kaalu kohta) kui imetajatel.

Hügieenilises mõttes on süsihappegaas oluline näitaja, mille järgi hinnatakse õhu puhtusastet – ventilatsiooni efektiivsust. Kui loomakasvatushoonetes ventilatsioon hästi ei tööta, koguneb süsinikdioksiid märkimisväärses koguses, kuna väljahingatavas õhus on seda kuni 4,2%. Ruumi õhku satub palju süsihappegaasi, kui seda soojendatakse gaasipõletitega. Seetõttu peaksid sellistes ruumides ventilatsioonikonstruktsioonid olema võimsamad.

Süsinikdioksiidi maksimaalne lubatud kogus loomakasvatushoonete õhus ei tohiks ületada 0,25% loomadel ja 0,1 - 0,2% lindudel.

Vingugaas(süsinikoksiid) - puudub atmosfääriõhus. Töötades aga loomakasvatusrajatistes seadmete - traktorite, söötjate, soojusgeneraatorite jms jaoks, eraldub see koos heitgaasidega. Süsinikmonooksiidi eraldumist täheldatakse ka gaasipõletite töötamise ajal.

Vingugaas– tugev mürk loomadele ja inimestele: kombineerituna vere hemoglobiiniga jätab see ilma võimest viia kopsudest kudedesse hapnikku. Selle gaasi sissehingamisel surevad loomad ägeda hapnikupuuduse tõttu lämbumise tõttu. Toksiline toime hakkab avalduma juba 0,4% süsinikmonooksiidi kogunemisel. Sellise mürgistuse ärahoidmiseks on vaja sisepõlemismootorite tööruume ventileerida, teostada regulaarset soojusgeneraatorite ja muude vingugaasi eraldavate mehhanismide hooldust.

Kui loomad on mürgitatud vingugaasiga, tuleb nad esmalt ruumist värske õhu kätte toimetada. Selle gaasi maksimaalne lubatud kontsentratsioon on 2 mg/m3.

Ammoniaak(NH 3) on terava lõhnaga värvitu gaas. Seda leidub atmosfääriõhus harva ja väikestes kontsentratsioonides. Loomakasvatushoonetes tekib ammoniaak uriini, sõnniku, allapanu lagunemisel. Eelkõige koguneb see ruumidesse, kus on halb ventilatsioon, põranda puhtust ei peeta, loomi peetakse ilma allapanuta või vahetatakse see välja mittetähtaegselt, samuti sõnnikuhoidlatesse, suhkruvabrikute tselluloosi kaevandustesse. Palju ammoniaaki tekib sigalates, vasikates, linnumajades (eriti kodulindude pidamisel põrandal), kui neisse ruumidesse on koondunud suur hulk loomi. Läga kogunemiskohtade kohal ulatub ammoniaagi kontsentratsioon 35 mg / m 3 või rohkem. Seetõttu on vedelsõnniku pumpamisel, suletud sõnnikukanalite puhastamisel võimalik lubada inimesi tööle alles pärast selle ala põhjalikku tuulutamist.

Vanades ja külmades ruumides koguneb palju ammoniaaki seadmete pinnale, märga allapanu, kuna see lahustub paremini külmas niiskes keskkonnas. Temperatuuri tõustes ja atmosfäärirõhu langedes eraldub ammoniaak tagasi ruumiõhku.

Pidev õhu sissehingamine isegi väikese ammoniaagi lisandiga (10 mg/m3) kahjustab loomade tervist. Ülemiste hingamisteede limaskestadele, silmadele lahustuv ammoniaak ärritab neid, lisaks vähendab refleksiivselt hingamise sügavust ja seega ka kopsude ventilatsiooni. Selle tulemusena tekivad loomadel köha, pisaravool, bronhiit, kopsuturse jne. Hingamisteede põletikuliste protsesside korral väheneb ka limaskestade võime vastu panna mikroorganismide, sealhulgas haigustekitajate tungimisele läbi nende. Suure ammoniaagi kontsentratsiooni korral tekib hingamishalvatus, loom sureb.

Veres ühineb ammoniaak hemoglobiiniga ja muudab selle aluseliseks hematiiniks, mis ei suuda hingamisel hapnikku omastada, st tekib hapnikunälg. Tugevat mürgistusastet iseloomustavad minestamine, krambid. Niiskusega ammoniaak moodustab agressiivse keskkonna, mis muudab masinad, mehhanismid ja hooned kasutuskõlbmatuks.

Selle gaasi maksimaalne lubatud kontsentratsioon on 20 mg / m 3, noorloomade ja kodulindude puhul - 5-10 mg / m 3.

Tuleb meeles pidada, et ammoniaagil on negatiivne mõju mitte ainult loomadele, vaid ka töötajatele. Seetõttu tuleks ruumides töötajate tervise kaitsmiseks ja loomadele normaalsete tingimuste loomiseks hooned varustada tõhusa ventilatsiooniga. Hästi töötaval ja katkematul sõnnikueemaldussüsteemil on suur tähtsus. Ammoniaagisisaldust saab vähendada, puistades allapanule jahvatatud superfosfaati kiirusega 250-300 g/m 2, kasutades konditsioneeritud turba allapanu ning selle gaasi kontsentratsiooni kiireks vähendamiseks võib kasutada formaldehüüdi aerosooli, anti- korrosioonikatet kasutatakse masinate ja mehhanismide kaitsmiseks.

vesiniksulfiid(H 2 S) vabas atmosfääris puudub või sisaldub väikestes kogustes. Väävelvesiniku akumuleerumise allikaks loomapidamisruumide õhus on väävlit sisaldavate orgaaniliste ainete lagunemine ja loomade soolestiku väljaheide, eriti valgurikka sööda kasutamisel või seedehäirete korral. Vesiniksulfiid võib siseneda siseõhku lägakollektoritest ja sõnnikukanalitest.

Selle gaasi sissehingamine väikestes kogustes (10 mg / m 3) põhjustab limaskestade põletikku, hapnikunälga ja suurtes kontsentratsioonides - hingamiskeskuse ja veresoonte kokkutõmbumist kontrolliva keskuse halvatust. Verre imendudes blokeerib vesiniksulfiid ensüümide aktiivsust, mis tagavad hingamisprotsessi. Vere hemoglobiinis sisalduv raud seondub vesiniksulfiidiga raudsulfiidiks, mistõttu hemoglobiin ei saa osaleda hapniku sidumises ja transpordis. Limaskestas moodustab see naatriumsulfiidi, mis põhjustab põletikku.

Vesiniksulfiidi sisaldus sissehingatavas õhus üle 10 mg / m 3 võib põhjustada looma ja inimese kiiret surma ning pikaajaline kokkupuude selle ebaoluliste lisanditega võib põhjustada kroonilist mürgistust, mis väljendub üldise nõrkuse, seedehäirete, põletike korral. hingamisteed ja tootlikkuse langus. Kroonilise vesiniksulfiidimürgistuse all kannatavatel inimestel esineb nõrkust, kõhnumist, higistamist, peavalu, südamehäireid, hingamisteede katarri, gastroenteriiti.

Lubatud vesiniksulfiidi kontsentratsioon siseõhus - 5-10 mg / m 3. Vesiniksulfiidi lõhn on tunda juba kontsentratsioonidel 1,4 mg/m 3, selgelt väljendunud 3,3 mg/m 3 juures, märkimisväärne - 4 mg/m 3 juures, valus - 7 mg/m 3 juures.

Vesiniksulfiidi tekke vältimiseks ruumides on vaja jälgida kanalisatsioonirajatiste head seisukorda, kasutada kvaliteetset gaasi absorbeerivat allapanu, hoida farmides ja kompleksides nõuetekohast hügieeni- ja veterinaar- ja sanitaarkultuuri ning tagada kanalisatsiooni õigeaegne eemaldamine. sõnnik.

Teiste loomade ruumides leiduvate gaaside (indool, skatool, merkaptaan jne) mõju on siiani halvasti mõistetav.

Traditsiooniliselt arvatakse, et hapnik on elusorganismide eluks vajalik. Seetõttu oli üsna üllatav lugeda artikli pealkirja "CO2 on taimedele vajalik ...". Vaata vastust sellele mõistatusele allpool.

ja selle omadused

Süsinikdioksiid, süsinikanhüdriit on kõik sama aine nimetused. Seda tuntakse süsinikdioksiidina. Tavatingimustes on see aine gaasilises olekus, samas kui see on värvitu ja lõhnatu. Temperatuuri langedes süsihappegaas tahkub ja muutub valgeks. Selles modifikatsioonis nimetatakse seda See on üsna reaktiivne aine. Süsinikdioksiid reageerib metallide, oksiidide ja leelistega. See on võimeline moodustama vere hemoglobiiniga ebastabiilse ühendi, nagu hapnik. Nii toimubki gaasivahetus vereringesüsteemi abil. See ei ole mürgine aine, kuid kõrgel kontsentratsioonil klassifitseeritakse see mürgiseks gaasiks.

Looduses tekib see elusorganismide hingamise, mädanemise ja põlemise tulemusena. Gaasilises olekus süsihappegaas lahustub vees. Seetõttu saabki rääkida CO2 etteandesüsteemidest taimedega akvaariumis ja nende vajalikkusest vetikate normaalseks elutegevuseks. Sellel on süsinikdioksiid ja tööstuslik tähtsus. Seda kasutatakse laialdaselt toiduainetööstuses küpsetuspulbri ja säilitusainena. Veeldatud olekus on see täidetud tulekustutite ja automaatsete tulekustutussüsteemidega.

Mis on fotosüntees

Esiteks on CO2 vajalik selleks, et taimed saaksid läbi viia kõige olulisemat protsessi, millel on planeedi tähtsus – fotosüntees. Selle käigus moodustub glükoos paljudest anorgaanilistest ainetest. Taimed kasutavad seda toitumise, kasvu, arengu ja muude eluprotsesside jaoks. Lisaks on selle reaktsiooni teine ​​​​produkt hapnik - kõigi planeedi elusolendite olemasolu peamine tingimus, kuna see on vajalik hingamiseks. Taimes on gaasivahetus võimalik, kuna nende lehtede sisekoes on spetsiaalsed moodustised - stomata. Igaüks neist koosneb kahest tiivast. Teatud tingimustel need sulguvad ja avanevad. Nad varustavad nii hapnikku kui ka süsinikdioksiidi.

Fotosünteesi tingimused

Fotosüntees toimub ainult lehe põhi- ja sisekoe spetsiaalsetes struktuurides. Neid nimetatakse kloroplastideks. Nende sisemist sisu esindavad graniidi ja strooma tülakoidid, millel paikneb pigment klorofüll. See annab mõnele taimeosale rohelise värvi. Koroplastides toimub fotosüntees ainult teatud tingimustel. See on päikesevalguse, vee ja süsinikdioksiidi olemasolu. Ja selle keemilise reaktsiooni tulemuseks on orgaanilise aine glükoosi ja gaasilise hapniku moodustumine. Esimene neist on taimede endi eluallikaks, teist kasutavad kõik teised selle elluviimiseks ja see on planeedi tähtsusega.

süsinikdioksiid ja taimed

Kuidas tõestada CO2 vajadust? Väga lihtne. Kuna looduses eraldub hingamise tulemusena süsihappegaasi, siis sellest looduses puudust pole. Akvaariumivees seda aga elusorganismide väikese liigilise mitmekesisuse tõttu nii palju pole. Seega, kui te ei kasuta süsinikdioksiidi tarnimiseks spetsiaalseid seadmeid, siis teatud aja möödudes ei piisa selle kogusest intensiivseks vooluks. CO2 on ju taimedele vajalik selleks, et iseseisvalt toota toitaineid. Õigeaegne ja pidev süsinikdioksiidi tarnimine vette on tingimus, et teie akvaarium oleks täidetud lopsakate ja eredate vetikatega.

Gaas, mida taimed vajavad hingamiseks: hapniku tähtsus

Selgub, et elutähtsa tegevuse tulemusena nad seda ei omasta. Siis tekib küsimus: kuidas nad hingavad ja kas nad üldiselt läbivad orgaaniliste ainete oksüdatsiooni ja lagunemise protsessi? Muidugi, nagu kõik teised elusorganismid, kasutavad nad sama hapnikku. Selgub, et taimedes toimuvad samaaegselt kaks peaaegu vastandlikku protsessi. Need on fotosüntees ja hingamine. Igaüks neist on vajalik taimede normaalseks eluks.

Fotosüntees ja hingamine: kumb on olulisem

Taimede ainulaadsus seisneb selles, et nad on ainsad elusolendid, kes eraldavad peaaegu samaaegselt nii hapnikku kui ka süsihappegaasi. Kuid see ei tähenda sugugi, et need on ohtlikud ja neid ei saa paigutada eluruumidesse. Fakt on see, et taimed eraldavad palju rohkem hapnikku kui süsinikdioksiid.

Et seda looduslikku tasakaalu mitte häirida, on vaja jälgida nende protsesside toimumise tingimusi. Näiteks kui päikesevalgus ei tungi toataimedega ruumi, siis fotosünteesi ei toimu. Sel juhul glükoosi moodustumine peatub. Kuid hingamisprotsess jätkub. Õhku koguneb suur hulk süsihappegaasi. Ja sel juhul võivad taimed ohtlikuks muutuda. Lõppkokkuvõttes on mõlemad protsessid elutähtsad. Taimed hingavad ainult hapnikuga ning süsihappegaasi abil toodavad glükoosi ja toitu.

Niisiis on CO2 taimede jaoks vajalik orgaaniliste ainete saamise protsessi - fotosünteesi läbiviimiseks, mis on planeedi mastaabis ülimalt oluline.

Elu tekkeviiside tundmiseks tuleb esmalt uurida elusorganismide märke ja omadusi. Teadmised keemilisest koostisest, struktuurist ja erinevatest kehas toimuvatest protsessidest võimaldavad mõista elu päritolu. Selleks tutvume esimeste anorgaaniliste ainete tekke tunnustega avakosmoses ja planeedisüsteemi väljanägemisega.

Vana Maa atmosfäär. Kosmoseteadlaste viimaste andmete kohaselt tekkisid taevakehad 4,5-5 miljardit aastat tagasi. Maa tekke esimestel etappidel sisaldas selle koostis oksiide, karbonaate, metallikarbiide ja vulkaanide sügavusest pursanud gaase. Maakoore tihenemise ja gravitatsioonijõudude toime tulemusena hakkas eralduma suur hulk soojust. Maa temperatuuri tõusu mõjutas radioaktiivsete ühendite lagunemine ja Päikesest lähtuv ultraviolettkiirgus. Sel ajal eksisteeris Maal vesi auru kujul. Õhu ülemistes kihtides kogunes pilvedeks veeaur, mis langes tugevate vihmade näol kuumade kivide pinnale, seejärel tõusis uuesti aurustudes atmosfääri. Maal sähvis välk, müristas äike. See kestis kaua. Tasapisi hakkasid Maa pinnakihid jahtuma. Tugevate vihmasadude tõttu tekkisid väikesed veehoidlad. Vulkaanidest ja tuhast voolanud kuumad laavavoolud langesid esmastesse reservuaaridesse ja muutsid pidevalt keskkonnatingimusi. Sellised pidevad muutused keskkonnas aitasid kaasa orgaaniliste ühendite moodustumise reaktsioonide tekkele.
Maa atmosfäär sisaldas metaani, vesinikku, ammoniaaki ja vett juba enne elu tekkimist (1). Sahharoosi molekulide kombinatsiooni keemilise reaktsiooni tulemusena tekkisid tärklis ja kiudained ning aminohapetest valgud (2,3). Sahharoosi- ja lämmastikuühenditest moodustusid isereguleeruvad DNA molekulid (4) (joonis 9).

Riis. 9. Umbes 3,8 miljardit aastat tagasi tekkisid keemiliste reaktsioonide käigus esimesed kompleksühendid

Maa primaarses atmosfääris ei olnud vaba hapnikku. Hapnik kohtus raua, alumiiniumi, räni ühendite kujul ja osales erinevate maakoore mineraalide moodustumisel. Lisaks esines hapnikku vee ja mõnede gaaside (näiteks süsihappegaasi) koostises. Vesinikühendid koos teiste elementidega moodustasid Maa pinnal mürgiseid gaase. Päikese ultraviolettkiirgus oli üks vajalikke energiaallikaid orgaaniliste ühendite tekkeks. Metaan, ammoniaak ja muud gaasid on Maa atmosfääris laialt levinud (joonis 10).

Riis. 10. Maal elu tekkimise algstaadium. Keeruliste orgaaniliste ühendite moodustumine esmases ookeanis

Orgaaniliste ühendite moodustumine abiogeensel teel. Teaduse jaoks oli suur tähtsus keskkonnatingimuste tundmisel Maa arengu algfaasis. Selles piirkonnas on eriline koht vene teadlase A. I. Oparini (1894-1980) töödel. 1924. aastal pakkus ta välja võimaluse, et Maa evolutsiooni algfaasid läbivad keemilise evolutsiooni. AI Oparini teooria põhineb keemiliste ühendite järkjärgulisel pikaajalisel komplikatsioonil.
Ameerika teadlased S. Miller ja G. Urey panid 1953. aastal A. I. Oparini teooria kohaselt paika katsed. Juhtides elektrilahendust läbi metaani, ammoniaagi ja vee segu, saadi erinevaid orgaanilisi ühendeid (uurea, piimhape, erinevad aminohapped). Hiljem kordasid paljud teadlased selliseid katseid. Saadud katsete tulemused tõestasid A. I. Oparini hüpoteesi õigsust.
Tänu ülalmainitud katsete järeldustele tõestati, et primitiivse Maa keemilise evolutsiooni tulemusena tekkisid bioloogilised monomeerid.

Biopolümeeride teke ja evolutsioon. Primitiivse Maa erinevates veeruumides tekkinud orgaaniliste ühendite kogus ja koostis oli erineva tasemega. Selliste ühendite teke abiogeensel viisil on katseliselt tõestatud.
Ameerika teadlane S. Fox avaldas 1957. aastal arvamust, et aminohapped võivad omavahel sidudes moodustada peptiidsidemeid ilma vee osaluseta. Ta märkas, et kui aminohapete kuivsegusid kuumutada ja seejärel jahutada, moodustavad nende valgutaolised molekulid sidemeid. S. Fox jõudis järeldusele, et endiste veeruumide alal tekkisid laavavoolude kuumuse ja päikesekiirguse mõjul iseseisvad aminohapete ühendid, millest tekkisid primaarsed polüpeptiidid.

DNA ja RNA roll elu arengus. Peamine erinevus nukleiinhapete ja valkude vahel on võime paljundada ja reprodutseerida originaalmolekulide täpseid koopiaid. 1982. aastal avastas Ameerika teadlane Thomas Check RNA molekulide ensümaatilise (katalüütilise) aktiivsuse. Selle tulemusena jõudis ta järeldusele, et RNA molekulid on kõige esimesed polümeerid Maal. Võrreldes RNA-ga on DNA molekulid nõrgalt leeliselistes vesilahustes lagunemisprotsessides stabiilsemad. Ja selliste lahendustega keskkond oli primaarse Maa vetes. Praegu on see seisund säilinud ainult raku koostises. DNA molekulid ja valgud on omavahel seotud. Näiteks kaitsevad valgud DNA molekule ultraviolettkiirte kahjulike mõjude eest. Me ei saa nimetada valke ja DNA molekule elusorganismideks, kuigi neil on mõned eluskehade tunnused, kuna neil ei ole täielikult moodustunud bioloogilisi membraane.

Bioloogiliste membraanide evolutsioon ja moodustumine. Valkude ja nukleiinhapete paralleelne olemasolu ruumis võis avada tee elusorganismide tekkele. See võib juhtuda ainult bioloogiliste membraanide juuresolekul. Tänu bioloogilistele membraanidele tekib ühendus keskkonna ja valkude, nukleiinhapete vahel. Ainult läbi bioloogiliste membraanide toimub ainevahetus ja energia. Miljonite aastate jooksul lisasid primaarsed bioloogilised membraanid, muutudes järk-järgult keerukamaks, kompositsioonile erinevaid valgumolekule. Nii ilmusid järk-järgult tüsistusena esimesed elusorganismid (protobiontid). Protobiontid arendasid järk-järgult iseregulatsiooni ja enesepaljundamise süsteeme. Esimesed elusorganismid kohanesid eluga hapnikuvabas keskkonnas. Kõik see vastab AI Oparini väljendatud arvamusele. A. I. Oparini hüpoteesi teaduses nimetatakse koacervaadi teooriaks. Seda teooriat toetas 1929. aastal inglise teadlane D. Haldane. Multimolekulaarseid komplekse, mille välisküljel on õhuke vesikiht, nimetatakse koatservaatideks või koatservaatide tilkadeks. Mõned koatservaatide koostises olevad valgud toimisid ensüümidena ja nukleiinhapped omandasid pärilikkuse teel teabe edastamise võime (joonis 11).

Riis. 11. Koatservaatide moodustumine - vesise kestaga multimolekulaarsed kompleksid

Järk-järgult arenes nukleiinhapetel välja võime dubleerida. Koacervaadi tilga seos keskkonnaga viis kõige esimese lihtsa aine- ja energiavahetuseni Maal.
Seega on A. I. Oparini järgi elu päritolu teooria peamised sätted järgmised:

1. keskkonnategurite otsese mõju tulemusena tekkisid anorgaanilistest ainetest orgaanilised ained;
2. moodustunud orgaanilised ained mõjutasid komplekssete orgaaniliste ühendite (ensüümide) ja vabade isepaljunevate geenide teket;
3. moodustasid vabad geenid kombineerituna teiste kõrgmolekulaarsete orgaaniliste ainetega;
4. makromolekulaarsetes ainetes ilmusid valk-lipiidmembraanid järk-järgult väljapoole;
5. Nende protsesside tulemusena tekkisid rakud.

Tänapäeva vaadet elu tekkele Maal nimetatakse
biopoeesi teooria (orgaanilised ühendid tekivad elusorganismidest). Praegu nimetatakse seda biokeemiliseks evolutsiooniteooriaks elu tekkimise kohta Maal. Selle teooria pakkus välja 1947. aastal inglise teadlane D. Bernal. Ta eristas kolme biogeneesi etappi. Esimene etapp on bioloogiliste monomeeride tekkimine abiogeensel viisil. Teine etapp on bioloogiliste polümeeride moodustumine. Kolmas etapp on membraanistruktuuride ja esimeste organismide (protobiontide) tekkimine. Komplekssete orgaaniliste ühendite rühmitamine koatservaatide koostises ja nende aktiivne vastastikmõju loovad tingimused isereguleeruvate heterotroofsete algloomade organismide tekkeks.
Elu tekkimise protsessis toimusid keerulised evolutsioonilised muutused - orgaaniliste ainete moodustumine anorgaanilistest ühenditest. Kõigepealt tekkisid kemosünteetilised organismid, seejärel järk-järgult fotosünteetilised organismid. Fotosünteetilistel organismidel oli tohutu osa vaba hapniku ilmumisel Maa atmosfääri.
Esimeste organismide (protobiontide) keemiline evolutsioon ja evolutsioon Maal kestis kuni 1-1,5 miljardit aastat (joon. 12).

Riis. 12. Keemilise evolutsiooni ülemineku skeem bioloogilisele

Esmane atmosfäär. bioloogiline membraan. Coacervat. Protobiont. Biopoeesi teooria.

1. Taevakehad, sealhulgas maakera, tekkisid 4,5-5 miljardit aastat tagasi.
2. Maa tekkimise ajal oli vesinikku ja selle ühendeid palju, kuid vaba hapnikku polnud.
3. Maa arengu algfaasis oli ainsaks energiaallikaks Päikese ultraviolettkiirgus.
4. AI Oparin avaldas arvamust, et algperioodil toimub Maal ainult keemiline evolutsioon.
5. Maal tekkisid esmakordselt bioloogilised monomeerid, millest järk-järgult tekkisid valgud ja nukleiinhapped (RNA, DNA).
6. Esimesed organismid, mis Maal ilmusid, olid protobiondid.
7. Õhukese vesikihiga ümbritsetud multimolekulaarseid komplekse nimetatakse koatservaatideks.
1. Mis on koacervaat?
2. Mida tähendab A. I. Oparini teooria?
3. Millised mürgised gaasid olid varajases atmosfääris?
1. Kirjeldage primaarse atmosfääri koostist.
2. Millise teooria aminohapete tekke kohta Maa pinnal esitas S. Fox?
3. Millist rolli mängivad nukleiinhapped elu arengus?

1. Mis on S. Milleri ja G. Urey katsete olemus?
2. Millele tugines A.I. Oparin oma hüpoteesides?
3. Nimeta elu tekkimise peamised etapid.

* Pange oma teadmised proovile!
Küsimused ülevaatamiseks. 1. peatükk. Elu tekkimine ja arengu algfaasid Maal

1. Elukorralduse tase, millel globaalsed probleemid lahendatakse.
2. Üksikute organismide individuaalne areng.
3. Keha sisekeskkonna stabiilsus.
4. Elu tekketeooria anorgaaniliste ainete keemilise evolutsiooni kaudu.
5. Organismide ajalooline areng.
6. Elukorralduse tase, mis koosneb rakkudest ja rakkudevahelistest ainetest.
7. Elusorganismide omadus paljuneda oma liiki.
8. Elatustase, mida iseloomustab elusorganismide koosluse ja keskkonna ühtsus.
9. Elatustase, mida iseloomustab nukleiinhapete ja muude ühendite olemasolu.
10. Omadus muuta elusorganismide elutegevust aastatsüklite järgi.
11. Pilk elu tutvustamisele teistelt planeetidelt.
12. Elukorralduse tase, mida esindab kõigi Maa elusorganismide struktuurne ja funktsionaalne üksus.
13. Elusorganismide tiheda seose omadus keskkonnaga.
14. Teooria, mis seob elu tekke ja "elujõudude" tegevuse.
15. Elusorganismide omadus oma järglastele tunnuseid edasi anda.
16. Teadlane, kes lihtsa kogemuse toel tõestas elu spontaanse genereerimise teooria ebaõigsust.
17. Vene teadlane, kes pakkus välja elu tekke teooria abiogeensel viisil.
18. Eluks vajalik gaas, mis primaarse atmosfääri koostises puudus.
19. Teadlane, kes avaldas arvamust peptiidsideme moodustumisest aminohapete omavahelisel ühendamisel ilma vee osaluseta.
20. Esimesed bioloogilise membraaniga elusorganismid.
21. Kõrge molekulmassiga kompleksid, mida ümbritseb õhuke vesikiht.
22. Teadlane, kes määratles esmakordselt elu mõiste.
23. Elusorganismide omadus reageerida erinevatele keskkonnategurite mõjudele.
24. Elusorganismide pärilikkuse tunnuste muutumise omadus erinevate keskkonnategurite mõjul.
25. Elukorralduse tase, mille juures on märgatavad esimesed lihtsad evolutsioonilised muutused.

Eesmärgid:

• Uurida materjali õhu tähtsusest elusorganismidele, õhu koostise muutumisest, elusorganismides toimuvate protsesside seostest ümbritseva maailmaga.
• Arendada oskust töötada jaotusmaterjaliga, jälgida, teha järeldusi; soodustada suhtlemispädevuste kujunemist.
• Kujundada õpilastes ökoloogilist kultuuri, maailmavaate aluseid, juurutada tervisliku eluviisi aluseid.

TUNNIDE AJAL

I. Organisatsioonimoment(1 minut.)

II. Teadmiste kontroll(5–7 minutit)

1. Tehke kontrolltööd. Paku valik (1/3)

Täitke üks kolmest ülesandest.

A. Test.

Vali õiged vastused.

1. Valige õiged väited, mis iseloomustavad õhu omadusi:

a. kokkusurutud ja elastne
b. nad ei saa hingata
v. juhib halvasti soojust

2. Seadet veealuste tööde tegemiseks nimetatakse:

a. kesson
b. baromeeter
v. manomeeter

3. Põlemist ja hingamist toetavat gaasi nimetatakse:

a. süsihappegaasi
b. hapnikku
v. lämmastik

4. Gaas, mis moodustab suurima osa õhust:

a. lämmastik
b. hapnikku
v. neoon

5. Maa õhukest nimetatakse:

a. litosfäär
b. hüdrosfäär
v. õhkkond

6. Gaas, mis kaitseb kõiki elusolendeid päikesekiirguse eest:

a. lämmastik
b. osoon
v. hapnikku.

Vastused: 1 - a, c; 2 - a; 3 - b; 4 - a; 5 - sisse; 6 - b.

B. Valige õiged väited

1. Õhk on kokkusurutav ja elastne.
2. Õhku ei saa hingata.
3. Õhk on gaaside segu.
4. Lämmastikku õhus on 21%.
5. Süsinikoksiid on hingamise jaoks hädavajalik.
6. Osoon kaitseb elusorganisme kiirguse eest.

2. Täitke diagramm ja diagramm "Õhu koostis"

Vastused. Skeem: lämmastik / hapnik / süsinikdioksiid / inertgaasid / veeaur, tolm, tahm.

Diagramm: 78%, 21%, 1%.

3. Eksperthinnang(Vastused on kirjutatud tahvlile.) Hääletage vastuseid.

Kehalise kasvatuse minut

Palun seiske oma töölaudade lähedal.
See, kes kirjutas "5" peale, tõstab käed üles.
See, kes kirjutas "4" peale, tõstab käed õlgadele.
See, kes kirjutas "3" peale, seisab käed maas.

III. Uue materjali õppimine. 20-25 min.

1. Probleem : Kas on võimalik elada ja mitte hingata?
………………..

Teeme lihtsa katse. Hoidke hinge kinni, märkige üles katse alustamise aeg ja seejärel uuesti hingetõmbeaeg. Loendage, mitu sekundit te ei saanud hingata?

Valik:

1) töötada iseseisvalt, tundide kaupa;
2) töötada õpetaja juhendamisel.

Niisiis, nõus - mitte palju! Inimene võib elada ilma toiduta mitu nädalat, kuna rakkudes on toitainetega varu. Ilma veeta saab elada mitu päeva – selle varu organismis on piisav peaaegu nädalaks.

• Miks me peame pidevalt hingama, isegi kui me magame?
• Tõenäoliselt tarbib organism eluks vajalikku õhku ning selle varu tuleb pidevalt täiendada.
• Arvake ära, millest tänases tunnis räägitakse?

2. Tunni teema: Õhu tähtsus elusorganismidele. Õhu koostise muutus. Põlemine. Hingetõmme".

- Poisid, millest te räägite? juba tean? Mida sa teeksid tahtis teada?(subjektiivne kogemus)

3. Eesmärk Tänasel õppetunnil selgitatakse välja, milline tähtsus on õhul elusorganismide jaoks, kuidas muutub õhu koostis hingamisel, kuidas on omavahel seotud elusorganismides ja nende keskkonnas toimuvad protsessid.

4. Motivatsioon

- Poisid, miks me peame neid küsimusi uurima?
– Nende küsimuste tundmine on abiks füüsika, keemia, bioloogia, ökoloogia õppimisel; aidata hoida oma, teiste tervist; austame meid ümbritsevat loodust.

5. Uue materjali õppimine jaotusmaterjalidega

A. Muutused õhu koostises

Kas sissehingatav õhk erineb väljahingatavast?
Selle kontrollimiseks võite joosta kogemusi. Lubjavesi valatakse kahte katseklaasi, mis süsihappegaasi juuresolekul muutuvad. Seda leidub ka õhus, mida me hingame, kuid mitte palju. Seade on konstrueeritud nii, et sissehingatav õhk siseneb katseklaasi nr 1 ja väljahingatav õhk katseklaasi nr 2. Mida rohkem süsihappegaasi õhus on, seda rohkem muutub lubjavee värvus. Inimene hingab torusse: sisse - välja hingata, sisse - välja hingata.
Katseklaasis nr 2 vedelik muutub valgeks, katseklaasis nr 1 - kergelt häguseks.

Kirjutage väljund: süsihappegaas väljahingatavas õhus sai ... kui see oli sissehingamisel.

Süsinikdioksiidi tuvastamine väljahingatavas õhus.

B. Õhu tähtsus elusorganismidele

1) Keha kasutab hapnikku ja toodab süsihappegaasi. Elusorganismi varustatakse pidevalt hapnikuga ja sealt eemaldatakse süsihappegaas. See vahetusprotsess gaase nimetatakse gaasivahetuseks. Seda esineb igas elusorganismis.

2) Kui keha koosneb ühest rakust, siis neelab rakk hapnikku otse keskkonnast. Näiteks amööb saab seda veest ja vabastab kehast süsihappegaasi vette.

Ühest rakust koosnevates elusorganismides toimub gaasivahetus keskkonnaga läbi raku pinna.

3 ) Iga raku hapnikuga varustamine on palju keerulisem organism, mis koosneb palju erinevaid rakke, millest enamik ei asu pinnal, vaid keha sees. Vajame "abilisi", kes varustavad iga rakku hapnikuga ja viivad sealt süsihappegaasi välja. Sellised abilised loomadel ja inimestel on hingamiselundid ja veri.
Hingamisorganite kaudu satub hapnik keskkonnast kehasse ja veri kannab seda läbi keha, igasse elusrakku. Samamoodi, kuid vastupidises suunas, eemaldatakse kogunenud süsihappegaas igast rakust ja seejärel kogu organismist.

4) Erinevad loomad kohanevad eluks vajaliku hapniku saamiseks erineval viisil. See on tingitud asjaolust, et mõned loomad saavad vees lahustunud hapnikku, teised - atmosfääriõhust.

Kala võtab lõpuste abil veest hapnikku. Nende kaudu viiakse süsihappegaas keskkonda.
ujuv mardikas elab vees, kuid hingab atmosfääriõhku. Hingamiseks paljastab see kõhuotsa veest ja saab läbi hingamisavade hapnikku ja eraldab süsihappegaasi.
Konna juures gaasivahetus toimub niiske naha ja kopsude kaudu.
Tihend võib vee all olla kuni 15 minutit. Looma hingamis- ja vereringesüsteemides sukeldumisel tekivad olulised muutused: veresooned kitsenevad ja mõned on täielikult kokku surutud. Verega on varustatud ainult eluks kõige olulisemad organid: süda ja aju. Hapnikku kulutatakse säästlikult, mis võimaldab loomal pikka aega vee all olla.

5) Kuidas taimed hingavad?

Iga juure, lehe, varre elusrakk hingab, saades keskkonnast hapnikku ja vabastades süsihappegaasi. Juurerakud saavad mullast hapnikku. Enamiku taimede lehtedes toimub gaasivahetus stoomide (pilude) kaudu
spetsiaalsete rakkude vahel ja varre juures - läbi läätsede (väikesed mugulad, mille koores on augud). Õhk asub rakkudevahelises ruumis – rakkudevahelistes ruumides.

Seega saavad kõik elusorganismid ühel või teisel viisil eluks ajaks hapnikku. Miks see nii vajalik on? (Iga raku hingeõhu jaoks.)
Kuid me ei ole välja mõelnud üht väga olulist küsimust: kuhu hapnik kaob? Lõppude lõpuks siseneb see kehasse pidevalt. Tõenäoliselt toimuvad selles mingid muutused ja hapniku asemel ilmub iga raku sisse süsihappegaas.
Mis toimub? Kas see on juhus, et me sööme mitu korda päevas ja hingame pidevalt? Kas pideval toitainete tarbimisel ja hapniku tarbimisel on mingi seos?

Ka teadlasi huvitab see teema. Ja siin on see, mida nad teada said.

• Toitained (a ja b) sisenevad igasse rakku, sest iga elusrakk tuleb toita.
• Nendest ainetest a ja b moodustab rakk oma aine AB kogu eluks.
• Hapnik siseneb igasse rakku.
• Hapnik mõjub AB-ainele ja sellest vabaneb energia.

a, b, AB - raku eluks vajalikud ained (toitained);
c, d - rakule kahjulikud ained (lagunemissaadused);
O on erinevates ainetes sisalduv energia.

Miljardeid aastaid neelavad kõik elusolendid hapnikku ja eraldavad keskkonda süsihappegaasi. Taim ise vajab hingamiseks hapnikku. Mis juhtub? Sama taim neelab hapnikku ja vabastab seda.
Kuidas täiendatakse Maa hapnikuvarusid?
Mis juhtub taimede lehtedes valguse käes?

Kirjuta üles: taimed toodavad orgaanilist ainet. See vabastab keskkonda hapnikku.
Taim hingab päeval ja öösel. Hapnikku toodetakse rohkem kui hingamisel kulub.

C. Täida ülesanne kirjalikult

Lõpetage pakkumine.

üks). Igasse elusorganismi siseneb hingamine ... , kuid paistab silma. ... Seda gaasivahetuse protsessi nimetatakse ....
2) Igasse rakku sisenedes tarbitakse hapnikku vajaliku energia saamiseks. Seetõttu hingavad jooksu ajal, kui energiat on vaja, inimene ja loomad ... kui puhkeasendis.
3) Hapnik toimib ... rakus olevad ained, mille tulemusena saab organism eluks vajaliku ....
4) Mida rohkem energiat kulutatakse, seda rohkem keha vajab ... ja toitaineid.
5) Inimene, kes juhib aktiivset eluviisi, vajab rohkem ... ained ja ....
6) Kõik elusorganismid saavad eluks vajalikku hapnikku ja toitaineid ... keskkond.
7) Õhu, toidu ja vee saastumine võib lõppeda surmaga ... .
8) Taimed pakuvad kõiki elusorganisme ... ja ... .

Enesetest.

• Hapnik, süsihappegaas, gaasivahetus.
• Tihedamini.
• Orgaaniline aine, energia.
• Hapnik.
• Toitained ja hapnik.
• keskkond.
• elavad organismid.
• Toitained ja hapnik.

G. Valikuline: Selgitage joonist.Ühendage numbrid ja tähed, määrake kellaaeg.

1 2 3

a. Taim võtab endasse hapnikku ja eraldab süsihappegaasi ehk hingab.
b. taim neelab ... , eraldab …, moodustades valguses orgaanilisi aineid toitumiseks.
v. Taim saab hapnikku … st hingab.

Vastus: 1a päevasel ajal; 2b päeva jooksul neelab süsihappegaasi, eraldab hapnikku; 3c eraldab öösel süsihappegaasi.

IV. Ankurdamine(5 minutit.)

1. Arutage oma töökaaslastega, mida on vaja teha, et saaksite end kontoris mugavalt tunda.

2. Koostage memo "Meetmed keskkonnaolukorra parandamiseks klassiruumis".

3. Valige järgmiste valikute hulgast.

1. Õhutage klassiruumi sagedamini.
2. Vältige põletamisega seotud tegevusi.
3. Hankige vajalik arv taimi.
4. Mängige rohkem žetoone.
5. Ärge muutke midagi.
6. Sinu valik.

V. Kodutöö(3 minutit)

1. Lahenda üks ülesanne iga valik.

• Teatavasti lahustub lämmastik vees halvemini kui hapnik. Mille poolest erineb vees lahustunud õhk atmosfääriõhust?
• Arvutage, kui palju hapnikku on mahu järgi liitrises pudelis.

2. Selgitage fraasi "Me vajame seda nagu õhku"

VI. Peegeldus

Tunnis õppisin...