لماذا يحتاج الإنسان لثاني أكسيد الكربون؟ يتنفس.

الهواء الجوي عبارة عن خليط فيزيائي من النيتروجين والأكسجين وثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون) والأرجون والغازات النبيلة الأخرى. يحتوي الهواء الجوي الجاف على: الأكسجين - 20.95٪، النيتروجين - 78.09٪، ثاني أكسيد الكربون - 0.03٪. الأرجون والهيليوم والنيون والكريبتون والهيدروجين والزينون وغيرها موجودة بكميات قليلة، وبالإضافة إلى المكونات الثابتة توجد بعض الشوائب في الهواء أصل طبيعيوكذلك التلوث الذي يحدث في الغلاف الجوي بسبب أنشطة الإنتاج البشري.

مكونات البيئة الهوائية لها تأثيرات مختلفة على جسم الحيوانات.

نتروجينهو أكبر مكونات الهواء الجوي، وينتمي إلى الغازات الخاملة، ولا يدعم عملية التنفس والاحتراق. في الطبيعة، هناك عملية مستمرة لدورة النيتروجين، ونتيجة لذلك يتم تحويل النيتروجين الجوي إلى مركبات عضوية، وعندما تتحلل، يتم استعادتها ودخولها مرة أخرى إلى الغلاف الجوي وترتبط مرة أخرى بالأشياء البيولوجية. يعمل النيتروجين كمصدر لتغذية النباتات.

النيتروجين الجوي هو أيضًا مخفف للأكسجين الذي يتنفس الأكسجين النقييؤدي إلى تغييرات لا رجعة فيها في الجسم.

الأكسجين- غاز هوائي ضروري للحياة كما أنه ضروري للتنفس. بمجرد وصوله إلى الرئتين، يمتص الدم الأكسجين ويتوزع في جميع أنحاء الجسم - ويدخل إلى جميع خلاياه وينفق هناك على الأكسدة العناصر الغذائية، تشكيل ثاني أكسيد الكربونو الماء. جميع العمليات الكيميائية في جسم الحيوان المرتبطة بتكوين مواد مختلفة، مع عمل العضلات والأعضاء، مع إطلاق الحرارة، تحدث فقط في وجود الأكسجين.

الأكسجين في شكل نقيله تأثير سام يرتبط بأكسدة الإنزيمات.

تستهلك الحيوانات في المتوسط الكمية التاليةالأكسجين (مل/كجم من الوزن): الحصان أثناء الراحة - 253، أثناء العمل - 1780، البقرة - 328، الأغنام - 343، الخنزير - 392، الدجاج - 980. وتعتمد كمية الأكسجين المستهلكة أيضًا على العمر والجنس والحالة الفسيولوجية. من الجسم . قد ينخفض ​​محتوى الأكسجين في هواء أماكن الحيوانات المغلقة بسبب عدم كفاية تبادل الهواء - التهوية، والتي، مع التعرض لفترة طويلة، تؤثر على صحتها وإنتاجيتها. الطيور هي الأكثر حساسية لهذا.

ثاني أكسيد الكربونيلعب (ثاني أكسيد الكربون، CO 2) دوراً هاماً في حياة الحيوانات والإنسان، حيث أنه من العوامل المسببة للأمراض الفسيولوجية لمركز الجهاز التنفسي. إن انخفاض تركيز ثاني أكسيد الكربون في الهواء المستنشق لا يشكل خطرا كبيرا على الجسم، حيث يتم ضمان المستوى المطلوب من الضغط الجزئي لهذا الغاز في الدم عن طريق التنظيم التوازن الحمضي القاعدي. زيادة محتوى ثاني أكسيد الكربون في الهواء الجوي له تأثير سلبي على جسم الحيوانات. عندما يتم استنشاق تركيزات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في الجسم، تنتهك عمليات الأكسدة والاختزال، ويتراكم ثاني أكسيد الكربون في الدم، مما يؤدي إلى إثارة مركز الجهاز التنفسي. وفي الوقت نفسه، يصبح التنفس أكثر تواترا وأعمق. عند الطيور، لا يؤدي تراكم ثاني أكسيد الكربون في الدم إلى زيادة عملية التنفس، بل يتسبب في إبطائها وحتى توقفها. لذلك، في غرف الطيور، يتم توفير تدفق مستمر للهواء الخارجي بكميات أكبر بكثير (لكل 1 كجم من الوزن) مقارنة بالثدييات.

من وجهة نظر صحية، ثاني أكسيد الكربون هو مؤشر مهموالتي يتم من خلالها الحكم على درجة نقاء الهواء - كفاءة التهوية. إذا كانت التهوية في مباني الماشية لا تعمل بشكل جيد، فإن ثاني أكسيد الكربون يتراكم بكميات كبيرة، حيث أن هواء الزفير يحتوي على ما يصل إلى 4.2٪. يدخل الكثير من ثاني أكسيد الكربون إلى هواء الغرفة إذا تم تسخينه بواسطة مواقد الغاز. لذلك، في مثل هذه الغرف، يجب أن تكون هياكل التهوية أكثر قوة.

يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى المسموح به لثاني أكسيد الكربون في هواء مباني الماشية 0.25% للحيوانات و0.1 - 0.2% للطيور.

أول أكسيد الكربون(أول أكسيد الكربون) - غائب في الهواء الجوي. ومع ذلك، عند العمل في مباني الثروة الحيوانية باستخدام المعدات - الجرارات، وموزعات الأعلاف، ومولدات الحرارة، وما إلى ذلك، يتم إطلاقها مع غازات العادم. ويلاحظ أيضًا إطلاق أول أكسيد الكربون أثناء تشغيل مواقد الغاز.

أول أكسيد الكربون- سم قوي للحيوانات والإنسان: حيث يتحد مع الهيموجلوبين الموجود في الدم فيفقده القدرة على نقل الأكسجين من الرئتين إلى الأنسجة. وعند استنشاق هذا الغاز تموت الحيوانات اختناقا بسبب النقص الحاد في الأكسجين. يبدأ التأثير السام في الظهور بالفعل بتراكم 0.4٪ من أول أكسيد الكربون. للوقاية من حالات التسمم هذه، يجب تهوية الغرف التي تعمل فيها محركات الاحتراق الداخلي بشكل جيد، وإجراء الصيانة الروتينية لمولدات الحرارة والآليات الأخرى التي ينبعث منها أول أكسيد الكربون.

في حالة تسمم الحيوانات أول أكسيد الكربونبادئ ذي بدء، يجب إزالتها من المبنى إلى هواء نقي. الحد الأقصى المسموح به لتركيز هذا الغاز هو 2 ملجم/م3.

الأمونيا(NH3) هو غاز عديم اللون ذو رائحة نفاذة. ويوجد في الهواء الجوي بشكل نادر وبتركيزات صغيرة. في مباني الماشية تتشكل الأمونيا أثناء تحلل البول والسماد والفراش. يتراكم بشكل خاص في الغرف ذات التهوية السيئة، أو عدم الحفاظ على نظافة الأرضية، أو إبقاء الحيوانات بدون فراش أو عدم تغييرها في الوقت المناسب، وكذلك في مرافق تخزين السماد وحفر اللب في مصانع السكر. تتشكل كمية كبيرة من الأمونيا في حظائر الخنازير وبيوت العجول وبيوت الدواجن (خاصة عند تربية الدواجن على الأرضيات) إذا تركز عدد كبير من الحيوانات في هذه الغرف. فوق الأماكن التي يتراكم فيها الملاط يصل تركيز الأمونيا إلى 35 ملجم/م3 أو أكثر. لذلك، عند العمل على ضخ السماد السائل أو تنظيف قنوات السماد المغلقة، يجب عدم السماح للأشخاص بالعمل إلا بعد تهوية هذه المنطقة بشكل كامل.

في الغرف القديمة والباردة، يتراكم الكثير من الأمونيا على سطح المعدات، في الفراش الرطب، لأنها تذوب بشكل أفضل في بيئة باردة ورطبة. عندما ترتفع درجة الحرارة وينخفض ​​الضغط الجوي، تنطلق الأمونيا مرة أخرى إلى هواء الغرفة.

إن الاستنشاق المستمر للهواء حتى مع وجود خليط صغير من الأمونيا (10 ملغم / م 3) يؤثر سلباً على صحة الحيوانات. الأمونيا التي تذوب على الأغشية المخاطية في الجهاز التنفسي العلوي والعينين تهيجها، بالإضافة إلى أنها تقلل بشكل انعكاسي من عمق التنفس، وبالتالي تهوية الرئتين. نتيجة لذلك، تصاب الحيوانات بالسعال، والتمزق، والتهاب الشعب الهوائية، والوذمة الرئوية، وما إلى ذلك. العمليات الالتهابيةتنخفض قدرة الجهاز التنفسي وقدرة الأغشية المخاطية على مقاومة اختراق الكائنات الحية الدقيقة من خلالها، بما في ذلك مسببات الأمراض. عند التركيزات العالية من الأمونيا يحدث شلل في الجهاز التنفسي ويموت الحيوان.

وفي الدم تتحد الأمونيا مع الهيموجلوبين وتحوله إلى هيماتين قلوي لا يستطيع امتصاص الأكسجين أثناء التنفس، أي يحدث مجاعة للأكسجين. تتميز درجة التسمم الشديدة بالإغماء والتشنجات. تشكل الأمونيا مع الرطوبة بيئة عدوانية تجعل الآلات والآليات والمباني غير صالحة للاستخدام.

الحد الأقصى المسموح به لتركيز هذا الغاز هو 20 مجم / م 3 للحيوانات الصغيرة والدواجن - 5-10 مجم / م 3.

يجب أن نتذكر أن الأمونيا لها تأثير سلبي ليس فقط على الحيوانات، ولكن أيضًا على موظفي الخدمة. لذلك، من أجل حماية صحة العاملين في المبنى، وكذلك لخلق ظروف طبيعية للحيوانات، يجب أن تكون المباني مجهزة بتهوية فعالة. ومن الأهمية بمكان أن النظام الحاليإزالة السماد. يمكن تقليل محتوى الأمونيا عن طريق نثر السوبر فوسفات المطحون على الفرشة بمعدل 250 - 300 جم/م2، باستخدام فضلات الخث القياسية، ول انخفاض سريعمن خلال تركيز هذا الغاز، يمكن استخدام هباء الفورمالديهايد، ويستخدم طلاء مضاد للتآكل لحماية الآلات والآليات.

كبريتيد الهيدروجين(H2S) غائب أو موجود بكميات ضئيلة في الجو الحر. مصدر تراكم كبريتيد الهيدروجين في هواء مباني الماشية هو تعفن المواد العضوية المحتوية على الكبريت والإفرازات المعوية للحيوانات، خاصة عند استخدام الأعلاف الغنية بالبروتين أو اضطرابات الجهاز الهضمي. يمكن أن يدخل كبريتيد الهيدروجين الهواء الداخلي من أجهزة استقبال السوائل وقنوات السماد.

يؤدي استنشاق هذا الغاز بكميات صغيرة (10 ملغم/م3) إلى التهاب الأغشية المخاطية وجوع الأكسجين، وفي التراكيز الكبيرة - شلل مركز التنفس والمركز الذي يتحكم في انقباض الأوعية الدموية. عند امتصاصه في الدم، يمنع كبريتيد الهيدروجين نشاط الإنزيمات التي تضمن عملية التنفس. يرتبط الحديد الموجود في هيموجلوبين الدم مع كبريتيد الهيدروجين لتكوين كبريتيد الحديد، لذلك لا يستطيع الهيموجلوبين المشاركة في ربط ونقل الأكسجين. ويتكون في الأغشية المخاطية كبريتيد الصوديوم الذي يسبب الالتهاب.

إن محتوى كبريتيد الهيدروجين في الهواء المستنشق أكثر من 10 ملغم/م3 يمكن أن يسبب الموت السريع للحيوانات والإنسان، كما أن التعرض لفترة طويلة لكمية صغيرة منه يمكن أن يسبب تسمماً مزمناً يتجلى في الضعف العام، واضطرابات الجهاز الهضمي، والتهاب المعدة. الجهاز التنفسي، وانخفاض الإنتاجية. في الأشخاص الذين يعانون من التسمم المزمن بكبريتيد الهيدروجين، يحدث الضعف والهزال والتعرق والصداع واختلال وظائف القلب ونزلات الجهاز التنفسي والتهاب المعدة والأمعاء.

التركيز المسموح به من كبريتيد الهيدروجين في الهواء الداخلي هو 5 - 10 ملغم / م 3. يتم الشعور برائحة كبريتيد الهيدروجين بالفعل عند تركيزات 1.4 ملجم/ م 3، معبر عنها بوضوح عند 3.3 ملجم / م 3، ومهمة عند 4 ملجم / م 3، ومؤلمة عند 7 ملجم / م 3 .

لمنع تكوين كبريتيد الهيدروجين في المباني، من الضروري مراقبة الحالة الجيدة لهياكل الصرف الصحي، واستخدام فضلات عالية الجودة ممتصة للغاز، والحفاظ على الممارسات الصحية والصحية البيطرية المناسبة في المزارع والمجمعات، وضمان إزالة السماد في الوقت المناسب. .

لم يتم بعد دراسة تأثير الغازات الأخرى الموجودة في أماكن الحيوانات (الإندول، السكاتول، المركابتان، إلخ) بشكل جيد.

ولمعرفة طرق نشأة الحياة لا بد أولاً من دراسة علامات وخصائص الكائنات الحية. معرفة التركيب الكيميائيوالمباني و عمليات مختلفةالتي تحدث في الجسم، تجعل من الممكن فهم أصل الحياة. للقيام بذلك، سوف نتعرف على ميزات تكوين أول مواد غير عضوية في الفضاء الخارجي وظهور نظام كوكبي.

الغلاف الجوي للأرض القديمة.وفقا لأحدث البيانات الصادرة عن العلماء وباحثي الفضاء، تشكلت الأجرام السماوية منذ 4.5 إلى 5 مليار سنة. في المراحل الأولى من تكوين الأرض، كان تركيبها يشمل الأكاسيد والكربونات وكربيدات المعادن والغازات التي تندلع من أعماق البراكين. نتيجة لضغط القشرة الأرضية وعملها قوى الجاذبيةبدأت كمية كبيرة من الحرارة تنطلق. تأثر ارتفاع درجة حرارة الأرض بتحلل المركبات المشعة و الأشعة فوق البنفسجيةشمس. في هذا الوقت، كان الماء على الأرض موجودًا على شكل بخار. وفي الطبقات العليا من الهواء يتجمع بخار الماء في شكل سحب، فيسقط على سطح الحجارة الساخنة على شكل أمطار غزيرة، ثم يتبخر مرة أخرى ويصعد إلى الغلاف الجوي. وميض البرق على الأرض وهز الرعد. استمر هذا لفترة طويلة. تدريجيا، بدأت الطبقات السطحية للأرض تبرد. بسبب الأمطار الغزيرة، تشكلت برك صغيرة. سقطت تيارات الحمم البركانية الساخنة المتدفقة من البراكين والرماد في الخزانات الأولية وتغيرت الظروف باستمرار بيئة. وقد ساهمت هذه التغيرات البيئية المستمرة في حدوث تفاعلات تكوين المركبات العضوية.
وحتى قبل ظهور الحياة، كان الغلاف الجوي للأرض يحتوي على غاز الميثان والهيدروجين والأمونيا والماء (1). ونتيجة للتفاعل الكيميائي لاتحاد جزيئات السكروز، تكوّن النشا والألياف، وتكوّنت البروتينات من الأحماض الأمينية (2،3). تم تشكيل جزيئات الحمض النووي ذاتية التنظيم من مركبات السكروز والنيتروجين (4) (الشكل 9).

أرز. 9. منذ حوالي 3.8 مليار سنة، تشكلت المركبات المعقدة الأولى من خلال التفاعلات الكيميائية

لم يكن هناك أكسجين حر في الغلاف الجوي الأساسي للأرض. تم العثور على الأكسجين على شكل مركبات الحديد والألومنيوم والسيليكون وشارك في تكوين المعادن المختلفة في القشرة الأرضية. بالإضافة إلى ذلك، كان الأكسجين موجودا في الماء وبعض الغازات (على سبيل المثال، ثاني أكسيد الكربون). تشكل مركبات الهيدروجين مع عناصر أخرى غازات سامة على سطح الأرض. كانت الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس أحد مصادر الطاقة الضرورية لتكوين المركبات العضوية. وتشمل المركبات غير العضوية المنتشرة على نطاق واسع في الغلاف الجوي للأرض الميثان والأمونيا والغازات الأخرى (الشكل 10).

أرز. 10. المرحلة الأولى لنشوء الحياة على الأرض. تكوين المركبات العضوية المعقدة في المحيط البدائي

تكوين المركبات العضوية بالوسائل اللاحيوية.كانت معرفة الظروف البيئية في المراحل الأولى من تطور الأرض ذات أهمية كبيرة للعلم. يحتل مكانًا خاصًا في هذا المجال عمل العالم الروسي أ. آي.أوبارين (1894-1980). وفي عام 1924، اقترح إمكانية حدوث التطور الكيميائي في المراحل الأوليةتطور الأرض. تعتمد نظرية الذكاء الاصطناعي أوبارين على المضاعفات التدريجية طويلة المدى للمركبات الكيميائية.
أجرى العلماء الأمريكيون S. Miller و G. Ury تجارب في عام 1953 وفقًا لنظرية A. I. Oparin. ومن خلال تمرير تفريغ كهربائي عبر خليط من الميثان والأمونيا والماء، حصلوا على مركبات عضوية مختلفة (اليوريا وحمض اللاكتيك والأحماض الأمينية المختلفة). وفي وقت لاحق، كرر العديد من العلماء مثل هذه التجارب. أثبتت النتائج التجريبية التي تم الحصول عليها صحة فرضية A.I.Oparin.
بفضل استنتاجات التجارب المذكورة أعلاه، ثبت أنه نتيجة للتطور الكيميائي للأرض البدائية، تم تشكيل المونومرات البيولوجية.

تكوين وتطور البوليمرات الحيوية.كان مجمل وتكوين المركبات العضوية المتكونة في المساحات المائية المختلفة للأرض البدائية من مستويات مختلفة. لقد تم إثبات تكوين مثل هذه المركبات بطريقة غير بيولوجية تجريبياً.
أعرب العالم الأمريكي إس. فوكس في عام 1957 عن رأي مفاده أن الأحماض الأمينية يمكن أن تشكل روابط الببتيد من خلال التواصل مع بعضها البعض دون مشاركة الماء. ولاحظ أنه عندما يتم تسخين الخلائط الجافة من الأحماض الأمينية ثم تبريدها، تشكل جزيئاتها الشبيهة بالبروتين روابط. توصل S. Fox إلى استنتاج مفاده أنه بدلاً من المساحات المائية السابقة، تحت تأثير حرارة تدفقات الحمم البركانية و اشعاع شمسيظهرت مركبات الأحماض الأمينية المستقلة، مما أدى إلى ظهور البوليبيبتيدات الأولية.

دور DNA و RNA في تطور الحياة.الفرق الرئيسي احماض نوويةمن البروتينات - القدرة على مضاعفة وإعادة إنتاج نسخ طبق الأصل من الجزيئات الأصلية. في عام 1982، اكتشف العالم الأمريكي توماس تشيك النشاط الأنزيمي (التحفيزي) لجزيئات الحمض النووي الريبي (RNA). ونتيجة لذلك، خلص إلى أن جزيئات الحمض النووي الريبي هي أول البوليمرات على الأرض. بالمقارنة مع الحمض النووي الريبي (RNA)، تكون جزيئات الحمض النووي (DNA) أكثر استقرارًا في عمليات التحلل في الحالات القلوية الضعيفة محاليل مائية. وكانت البيئة التي تحتوي على مثل هذه الحلول موجودة في مياه الأرض البدائية. حاليا، يتم الحفاظ على هذه الحالة فقط داخل الخلية. جزيئات الحمض النووي والبروتينات مترابطة. على سبيل المثال، تحمي البروتينات جزيئات الحمض النووي من تأثيرات مؤذيةالأشعة فوق البنفسجية. لا يمكننا أن نطلق على البروتينات وجزيئات الحمض النووي (DNA) كائنات حية، رغم أنها تتمتع ببعض خصائص الأجسام الحية، لأن أغشيتها البيولوجية لم تتشكل بشكل كامل.

تطور وتكوين الأغشية البيولوجية. الوجود الموازيربما تكون البروتينات والأحماض النووية في الفضاء قد فتحت الطريق لظهور الكائنات الحية. وهذا لا يمكن أن يحدث إلا في وجود الأغشية البيولوجية. بفضل الأغشية البيولوجية، يتم تشكيل اتصال بين البيئة والبروتينات والأحماض النووية. فقط من خلال الأغشية البيولوجية تتم عملية التمثيل الغذائي والطاقة. على مدار ملايين السنين، أصبحت الأغشية البيولوجية الأولية أكثر تعقيدًا تدريجيًا، وأضافت جزيئات بروتينية مختلفة إلى تركيبتها. وهكذا، ومن خلال التعقيد التدريجي، ظهرت الكائنات الحية الأولى (البروتوبيونتات). طورت Protobionts تدريجيًا أنظمة التنظيم الذاتي والتكاثر الذاتي. أول الكائنات الحية تكيفت مع الحياة في بيئة خالية من الأكسجين. كل هذا يتوافق مع الرأي الذي أعرب عنه A. I. أوبارين. AI تسمى فرضية أوبارين بنظرية التفاقم في العلوم. تم دعم هذه النظرية في عام 1929 من قبل العالم الإنجليزي د. هالدين. مجمعات متعددة الجزيئات مع غرامة قذيفة الماءمن الخارج تسمى قطرات متحدة أو متحدة. لعبت بعض البروتينات الموجودة في الكوسرفات دور الإنزيمات، واكتسبت الأحماض النووية القدرة على نقل المعلومات عن طريق الوراثة (الشكل 11).

أرز. 11. تكوين التحمضات - مجمعات متعددة الجزيئات ذات قشرة مائية

تدريجيا، طورت الأحماض النووية القدرة على المضاعفة. أدى ارتباط القطرة المتكاثفة بالبيئة إلى تنفيذ أول عملية استقلاب وطاقة بسيطة على الأرض.
وهكذا فإن الأحكام الرئيسية لنظرية أصل الحياة حسب A. I. أوبارين هي كما يلي:

1. ونتيجة للتأثير المباشر للعوامل البيئية، تكونت المواد العضوية من مواد غير عضوية؛
2. أثرت المواد العضوية المشكلة على تكوين المركبات العضوية المعقدة (الإنزيمات) والجينات الحرة ذاتية التكاثر؛
3. الجينات الحرة المتكونة مجتمعة مع مواد عضوية أخرى عالية الجزيئية؛
4. تعمل المواد عالية الجزيئات على تطوير أغشية البروتين الدهنية تدريجيًا من الخارج؛
5. ونتيجة لهذه العمليات ظهرت الخلايا.

تسمى النظرة الحديثة لأصل الحياة على الأرض
نظرية التكاثر الحيوي (تتكون المركبات العضوية من الكائنات الحية). وتسمى حاليًا النظرية التطورية البيوكيميائية لنشوء الحياة على الأرض. تم اقتراح هذه النظرية في عام 1947 من قبل العالم الإنجليزي د. برنال. لقد ميز بين ثلاث مراحل للتكوين الحيوي. المرحلة الأولى هي ظهور المونومرات البيولوجية بطريقة غير بيولوجية. المرحلة الثانية هي تكوين البوليمرات البيولوجية. المرحلة الثالثة هي ظهور الهياكل الغشائية والكائنات الحية الأولى (البروتوبيونتات). إن تجميع المركبات العضوية المعقدة داخل الكوسرفات وتفاعلها النشط مع بعضها البعض يخلق الظروف الملائمة لتكوين كائنات غيرية التغذية بسيطة ذاتية التنظيم.
خلال عملية ظهور الحياة، حدثت تغييرات تطورية معقدة - تكوين المواد العضوية من المركبات غير العضوية. في البداية ظهرت كائنات التمثيل الكيميائي، ثم ظهرت تدريجيًا كائنات التمثيل الضوئي. لعبت الكائنات الحية الضوئية دورًا كبيرًا في ظهور المزيد من الأكسجين الحر في الغلاف الجوي للأرض.
استمر التطور الكيميائي وتطور الكائنات الحية الأولى (البروتوبيونت) على الأرض لمدة تصل إلى 1-1.5 مليار سنة (الشكل 12).

أرز. 12. مخطط انتقال التطور الكيميائي إلى البيولوجي

الجو الأساسي. الغشاء البيولوجي. كوسيرفات. بروتوبيونت. نظرية biopoiesis.

1. ظهرت الأجرام السماوية، بما في ذلك الكرة الأرضية، منذ 4.5 إلى 5 مليار سنة.
2. خلال فترة تكوين الأرض، كان هناك الكثير من الهيدروجين ومركباته، ولكن لم يكن هناك أكسجين مجاني.
3. في المرحلة الأولى من تطور الأرض، كان المصدر الوحيد للطاقة هو الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس.
4. A. I. أعرب أوبارين عن رأي مفاده أنه في الفترة الأولية يحدث التطور الكيميائي فقط على الأرض.
5. ظهرت المونومرات البيولوجية لأول مرة على الأرض، والتي تشكلت منها البروتينات والأحماض النووية (RNA، DNA) تدريجياً.
6. كانت الكائنات الحية الأولى التي ظهرت على الأرض هي البروتوبيونت.
7. تسمى المجمعات المتعددة الجزيئات المحاطة بقشرة مائية رقيقة بالتضافرات.
1. ما هو cocervate؟
2. ما معنى نظرية الذكاء الاصطناعي أوبارين؟
3. ما هي الغازات السامة الموجودة في الغلاف الجوي البدائي؟
1. وصف تكوين الغلاف الجوي الأساسي.
2. ما هي النظرية حول تكوين الأحماض الأمينية على سطح الأرض التي قدمها إس فوكس؟
3. ما الدور الذي تلعبه الأحماض النووية في تطور الحياة؟

1. ما هو جوهر تجارب S. Miller و G. Ury؟
2. على ماذا اعتمد الذكاء الاصطناعي أوبارين في فرضياته؟
3. اذكر المراحل الرئيسية في نشوء الحياة.

* اختبر معلوماتك!
راجع الأسئلة. الفصل 1. الأصل والمراحل الأولية لتطور الحياة على الأرض

1. مستوى تنظيم الحياة الذي يتم من خلاله حل المشكلات العالمية.
2. التنمية الفرديةالكائنات الفردية.
3. الاستدامة البيئة الداخليةجسم.
4. نظرية أصل الحياة من خلال التطور الكيميائي للمواد غير العضوية.
5. التطور التاريخي للكائنات الحية.
6. مستوى تنظيم الحياة الذي يتكون من الخلايا والمواد بين الخلايا.
7. قدرة الكائنات الحية على التكاثر من نوعها.
8. مستوى معيشة يتميز بوحدة مجتمع الكائنات الحية والبيئة.
9. مستوى معيشي يتميز بوجود الأحماض النووية والمركبات الأخرى.
10. خاصية التغيرات في النشاط الحيوي للكائنات الحية حسب الدورات السنوية.
11. نظرة على إدخال الحياة من الكواكب الأخرى.
12. مستوى تنظيم الحياة، ويمثله الوحدة الهيكلية والوظيفية لجميع الكائنات الحية على الأرض.
13. خاصية الارتباط الوثيق بين الكائنات الحية والبيئة.
14. نظرية تربط أصل الحياة بعمل "القوى الحيوية".
15. خاصية الكائنات الحية لضمان انتقال الخصائص إلى نسلها.
16. عالم أثبت، باستخدام تجربة بسيطة، عدم صحة نظرية النشوء التلقائي للحياة.
17. العالم الروسي الذي اقترح نظرية أصل الحياة من خلال الوسائل اللاحيوية.
18. غاز ضروري للحياة لم يكن موجودا في الغلاف الجوي الأولي.
19. عالم أعرب عن رأي مفاده أن الرابطة الببتيدية تتشكل عن طريق ربط الأحماض الأمينية معًا دون مشاركة الماء.
20. أول الكائنات الحية ذات الغشاء البيولوجي.
21. مجمعات ذات وزن جزيئي مرتفع محاطة بقشرة مائية رقيقة.
22. العالم الذي أول من حدد مفهوم الحياة .
23. خاصية الكائنات الحية للاستجابة للتأثيرات المختلفة للعوامل البيئية.
24. خاصية تغيير علامات وراثة الكائنات الحية تحت تأثير العوامل البيئية المختلفة.
25. مستوى تنظيم الحياة الذي تظهر فيه أول التغيرات التطورية البسيطة.

كل أشكال الحياة على الأرض موجودة بفضل حرارة الشمس والطاقة التي تصل إلى سطح كوكبنا. لقد تكيفت جميع الحيوانات والبشر لاستخراج الطاقة من المواد العضوية التي تصنعها النباتات. لاستخدام الطاقة الشمسية الموجودة في جزيئات المواد العضوية، يجب إطلاقها عن طريق أكسدة هذه المواد. في أغلب الأحيان، يتم استخدام الأكسجين الجوي كعامل مؤكسد، لأنه يشكل ما يقرب من ربع حجم الغلاف الجوي المحيط.

أوليات وحيدة الخلية، تجاويف معوية، مسطحة حرة المعيشة و الديدان المستديرةيتنفس كامل سطح الجسم. أعضاء الجهاز التنفسي الخاصة - الخياشيم الريشيةتظهر في البحرية الطحالبوفي المفصليات المائية. أعضاء الجهاز التنفسي للمفصليات هي القصبة الهوائية والخياشيم والرئتين على شكل ورقةتقع في تجاويف غطاء الجسم. يتم عرض الجهاز التنفسي لللانسيت الشقوق الخيشوميةثقب جدار الأمعاء الأمامية - البلعوم. في الأسماك، تحت الأغطية الخيشومية هناك الخياشيم، تتخللها بكثرة الأصغر الأوعية الدموية. في الفقاريات الأرضية، توجد أعضاء الجهاز التنفسي رئتين. اتبع تطور التنفس عند الفقاريات مسار زيادة مساحة الأقسام الرئوية المشاركة في تبادل الغازات، وتحسين أنظمة النقل لتوصيل الأكسجين إلى الخلايا الموجودة داخل الجسم، وتطوير الأنظمة التي توفر تهوية أعضاء الجهاز التنفسي.

هيكل ووظائف أعضاء الجهاز التنفسي

الشرط الضروري لحياة الجسم هو تبادل الغازات المستمر بين الجسم والبيئة. يتم دمج الأعضاء التي يدور من خلالها الهواء المستنشق والزفير في جهاز التنفس. يتكون الجهاز التنفسي من تجويف الأنف والبلعوم والحنجرة والقصبة الهوائية والشعب الهوائية والرئتين. معظمها عبارة عن ممرات هوائية وتعمل على توصيل الهواء إلى الرئتين. تتم عمليات تبادل الغازات في الرئتين. عند التنفس، يتلقى الجسم الأكسجين من الهواء، والذي يحمله الدم إلى جميع أنحاء الجسم. يشارك الأكسجين في عمليات الأكسدة المعقدة للمواد العضوية، والتي يتم إطلاقها خلالها ضروري للجسمطاقة. تتم إزالة منتجات التحلل النهائية - ثاني أكسيد الكربون والماء جزئيًا - من الجسم إلى البيئة من خلال الجهاز التنفسي.

وظائف الجهاز التنفسي

• تزويد خلايا الجسم بالأكسجين O2.
• إزالة ثاني أكسيد الكربون من الجسم، وكذلك بعض منتجات التمثيل الغذائي النهائية (بخار الماء، الأمونيا، كبريتيد الهيدروجين).

تجويف أنفي

تبدأ الشعب الهوائية ب تجويف أنفيالذي يتصل بالبيئة من خلال فتحتي الأنف. يمر الهواء من فتحتي الأنف عبر الممرات الأنفية المبطنة بظهارة مخاطية ومهدبة وحساسة. يتكون الأنف الخارجي من تكوينات عظمية وغضروفية وله شكل هرمي غير منتظم يختلف باختلاف السمات الهيكلية للشخص. يشمل الهيكل العظمي للأنف الخارجي عظام الأنف والجزء الأنفي العظم الجبهي. الهيكل العظمي الغضروفي هو استمرار للهيكل العظمي ويتكون من غضروف زجاجي بأشكال مختلفة. يحتوي تجويف الأنف على جدران سفلية وعلوية وجانبيتين. يتكون الجدار السفلي من الحنك الصلب، والجزء العلوي - من الصفيحة المصفوية للعظم الغربالي، والجدار الجانبي - الفك العلوي، العظم الدمعي، الصفيحة المدارية للعظم الغربالي، العظم الحنكي والعظم الوتدي. يقسم الحاجز الأنفي تجويف الأنف إلى أجزاء أيمن وأيسر. يتكون الحاجز الأنفي من الميكعة، بشكل عمودي على صفيحة العظم الغربالي، ويكمله من الأمام الغضروف الرباعي الزوايا للحاجز الأنفي.

توجد القرينات على الجدران الجانبية للتجويف الأنفي - ثلاثة على كل جانب، مما يزيد من السطح الداخلي للأنف الذي يتلامس معه الهواء المستنشق.

يتكون تجويف الأنف من قسمين ضيقين ومتعرجين الممرات الأنفية. هنا يتم تدفئة الهواء وترطيبه وتحريره من جزيئات الغبار والميكروبات. يتكون الغشاء المبطن للممرات الأنفية من خلايا تفرز المخاط والخلايا الظهارية الهدبية. من خلال حركة الأهداب، يتم توجيه المخاط مع الغبار والجراثيم إلى خارج الممرات الأنفية.

يتم تزويد السطح الداخلي للممرات الأنفية بشكل غني بالأوعية الدموية. يدخل الهواء المستنشق إلى تجويف الأنف، ويتم تسخينه وترطيبه وتنظيفه من الغبار وتحييده جزئيًا. من تجويف الأنف يدخل البلعوم الأنفي. ثم يدخل الهواء من تجويف الأنف إلى البلعوم، ومنه إلى الحنجرة.

الحنجرة

الحنجرة- أحد أقسام الشعب الهوائية. يدخل الهواء هنا من الممرات الأنفية عبر البلعوم. هناك العديد من الغضاريف في جدار الحنجرة: الغدة الدرقية، الطرجهالي، وما إلى ذلك. في لحظة ابتلاع الطعام، ترفع عضلات الرقبة الحنجرة، ويخفض الغضروف لسان المزمار ويغلق الحنجرة. ولذلك فإن الطعام يدخل فقط إلى المريء ولا يدخل إلى القصبة الهوائية.

تقع في الجزء الضيق من الحنجرة الأحبال الصوتية، في المنتصف بينهما يوجد مزمار. ومع مرور الهواء، تهتز الحبال الصوتية، وتنتج الصوت. يحدث تكوين الصوت أثناء الزفير مع حركة الهواء التي يتحكم فيها الإنسان. يشمل تكوين الكلام: تجويف الأنف والشفتين واللسان والحنك الرخو وعضلات الوجه.

قصبة هوائية

الحنجرة تدخل قصبة هوائية(القصبة الهوائية) وهي على شكل أنبوب طوله حوالي 12 سم وفي جدرانها أنصاف حلقات غضروفية لا تسمح لها بالسقوط. ويتكون جداره الخلفي من غشاء النسيج الضام. إن تجويف القصبة الهوائية، مثل تجويف الشعب الهوائية الأخرى، مبطن بظهارة مهدبة، مما يمنع دخول الغبار والأجسام الغريبة الأخرى إلى الرئتين. تحتل القصبة الهوائية موقعًا وسطًا، فهي في الخلف ملاصقة للمريء، وعلى جانبيها توجد حزم وعائية عصبية. في الأمام، الجزء العنقي من القصبة الهوائية مغطى بالعضلات، وفي الأعلى تغطيه أيضًا الغدة الدرقية. المنطقة الصدريةوتغطي القصبة الهوائية من الأمام قبضة القص وبقايا الغدة الصعترية والأوعية الدموية. الجزء الداخلي من القصبة الهوائية مغطى بغشاء مخاطي يحتوي على كمية كبيرة من الأنسجة اللمفاويةوالغدد المخاطية. عند التنفس، تلتصق جزيئات الغبار الصغيرة بالغشاء المخاطي الرطب للقصبة الهوائية، وتدفعها أهداب الظهارة الهدبية إلى الخروج من الجهاز التنفسي.

وينقسم الطرف السفلي من القصبة الهوائية إلى قصبتين، تتفرعان بعد ذلك بشكل متكرر وتدخلان إلى الرئتين اليمنى واليسرى، لتشكلا "شجرة القصبات الهوائية" في الرئتين.

شعبتان

في التجويف الصدري، تنقسم القصبة الهوائية إلى قسمين القصبات الهوائية- يسار و يمين. تدخل كل قصبة هوائية إلى الرئة وتنقسم إلى قصبات ذات قطر أصغر، والتي تتفرع إلى أصغر أنابيب الهواء - القصيبات. تتحول القصيبات الهوائية، نتيجة لمزيد من التفرع، إلى امتدادات - القنوات السنخية، التي توجد على جدرانها نتوءات مجهرية تسمى الحويصلات الرئوية، أو الحويصلات الهوائية.

تم بناء جدران الحويصلات الهوائية من ظهارة رقيقة خاصة ذات طبقة واحدة وتتشابك بشكل كثيف مع الشعيرات الدموية. يبلغ سمك الجدار السنخي وجدار الشعيرات الدموية 0.004 ملم. يحدث تبادل الغازات من خلال هذا الجدار الرقيق: يدخل الأكسجين إلى الدم من الحويصلات الهوائية، ويعود ثاني أكسيد الكربون. هناك عدة مئات الملايين من الحويصلات الهوائية في الرئتين. تبلغ مساحتها الإجمالية عند الشخص البالغ 60-150 مترًا مربعًا. وبفضل هذا يدخل الدم كمية كافيةالأكسجين (ما يصل إلى 500 لتر يوميا).

رئتين

رئتينتشغل تقريبًا كامل تجويف التجويف الصدري وهي أعضاء مرنة إسفنجية. يوجد في الجزء الأوسط من الرئة بوابة تدخل منها القصبات الهوائية والشريان الرئوي والأعصاب، وتخرج منها الأوردة الرئوية. وتنقسم الرئة اليمنى عن طريق الأخاديد إلى ثلاثة فصوص، واليسرى إلى قسمين. الجزء الخارجي من الرئتين مغطى بطبقة رقيقة من النسيج الضام - غشاء الجنب الرئوي، الذي يمر إلى السطح الداخلي لجدار تجويف الصدر ويشكل غشاء الجنب. ويوجد بين هذين الغشاءين فجوة جنبية مملوءة بسائل يقلل الاحتكاك أثناء التنفس.

هناك ثلاثة أسطح للرئة: السطح الخارجي أو الضلعي، الوسطي المواجه للرئة الأخرى، والسطح السفلي أو الحجاب الحاجز. بالإضافة إلى ذلك، يوجد في كل رئة حافتان: أمامية وسفلية، تفصل بين الأسطح الحجابية والوسطى عن السطح الساحلي. في الخلف، يمر السطح الساحلي، بدون حدود حادة، إلى السطح الإنسي. الحافة الأمامية للرئة اليسرى بها ثلم قلبي. يقع النقير على السطح الإنسي للرئة. عند بوابة كل رئة يدخل القصبة الهوائية الرئيسية، الشريان الرئوي، الذي يحمل الدم الوريدي، والأعصاب التي تعصب الرئة. يخرج وريدان رئويان من نقر كل رئة ويحملانهما إلى القلب. الدم الشرياني، والأوعية الليمفاوية.

تحتوي الرئتان على أخاديد عميقة تقسمها إلى فصوص - علوية ووسطى وسفلية، وفي اليسار يوجد فصوص - علوية وسفلية. أحجام الرئة ليست هي نفسها. الرئة اليمنى أكبر قليلاً من اليسرى، في حين أنها أقصر وأوسع، وهو ما يتوافق مع الموضع الأعلى للقبة اليمنى للحجاب الحاجز بسبب موقع الجانب الأيمن للكبد. لون الرئتين الطبيعي طفولةوردي شاحب، وفي البالغين يكتسبون لونًا رماديًا غامقًا مع مسحة مزرقة - نتيجة لترسب جزيئات الغبار التي تدخلهم مع الهواء. أنسجة الرئة ناعمة وحساسة ومسامية.

تبادل الغازات في الرئتين

في العملية المعقدة لتبادل الغازات، هناك ثلاث مراحل رئيسية: التنفس الخارجي، ونقل الغاز عن طريق الدم والتنفس الداخلي، أو الأنسجة. التنفس الخارجي يجمع بين جميع العمليات التي تحدث في الرئة. ويتم تنفيذها عن طريق الجهاز التنفسي الذي يشمل الصدر مع العضلات التي تحركه، والحجاب الحاجز والرئتين مع الشعب الهوائية.

الهواء الذي يدخل إلى الرئتين أثناء الاستنشاق يغير تركيبته. يتخلص الهواء الموجود في الرئتين من بعض الأكسجين ويتم إثراؤه بثاني أكسيد الكربون. محتوى ثاني أكسيد الكربون في الدم الوريدي أعلى منه في الهواء الموجود في الحويصلات الهوائية. ولذلك فإن ثاني أكسيد الكربون يخرج من الدم إلى الحويصلات الهوائية ويكون محتواه أقل مما هو موجود في الهواء. أولاً، يذوب الأكسجين في بلازما الدم، ثم يرتبط بالهيموجلوبين، وتدخل أجزاء جديدة من الأكسجين إلى البلازما.

يحدث انتقال الأكسجين وثاني أكسيد الكربون من بيئة إلى أخرى بسبب الانتشار من التركيزات الأعلى إلى التركيزات الأقل. على الرغم من أن الانتشار بطيء، إلا أن سطح الاتصال بين الدم والهواء في الرئتين كبير جدًا بحيث يضمن تمامًا تبادل الغازات الضروري. تشير التقديرات إلى أن التبادل الكامل للغازات بين الدم والهواء السنخي يمكن أن يحدث في وقت أقصر بثلاث مرات من الوقت الذي يبقى فيه الدم في الشعيرات الدموية (أي أن الجسم لديه احتياطيات كبيرة لتزويد الأنسجة بالأكسجين).

الدم الوريدي، بمجرد وصوله إلى الرئتين، يطلق ثاني أكسيد الكربون، ويتم إثرائه بالأكسجين ويتحول إلى دم شرياني. وفي دائرة كبيرة، ينتشر هذا الدم عبر الشعيرات الدموية إلى جميع الأنسجة ويعطي الأكسجين لخلايا الجسم التي تستهلكه باستمرار. تفرز الخلايا ثاني أكسيد الكربون نتيجة لنشاطها الحيوي بكميات أكبر من تلك الموجودة في الدم، وينتشر من الأنسجة إلى الدم. وبالتالي، فإن الدم الشرياني، بعد أن مر عبر الشعيرات الدموية في الدورة الدموية الجهازية، يصبح وريدي ويتم إرسال النصف الأيمن من القلب إلى الرئتين، وهنا مشبع مرة أخرى بالأكسجين ويطلق ثاني أكسيد الكربون.

يتم التنفس في الجسم باستخدام آليات إضافية. تتميز الوسائط السائلة التي يتكون منها الدم (البلازما) بقابلية منخفضة للذوبان في الغازات فيها. لذلك، لكي يعيش الإنسان، يحتاج إلى قلب أقوى 25 مرة، ورئتين أقوى 20 مرة، وأن يضخ أكثر من 100 لتر من السوائل (وليس خمسة لترات من الدم) في دقيقة واحدة. لقد وجدت الطبيعة طريقة للتغلب على هذه الصعوبة من خلال تكييف مادة خاصة - الهيموجلوبين - لحمل الأكسجين. بفضل الهيموجلوبين، يستطيع الدم ربط الأكسجين 70 مرة، وثاني أكسيد الكربون - 20 مرة أكثر من الجزء السائل من الدم - البلازما.

الحويصلة الهوائية- فقاعة رقيقة الجدران يبلغ قطرها 0.2 ملم مملوءة بالهواء. يتكون الجدار السنخي من طبقة واحدة من الخلايا الظهارية المسطحة، والتي تتفرع على طول السطح الخارجي منها شبكة من الشعيرات الدموية. وهكذا، يتم تبادل الغازات من خلال حاجز رفيع جدًا يتكون من طبقتين من الخلايا: جدار الشعيرات الدموية والجدار السنخي.

تبادل الغازات في الأنسجة (التنفس الأنسجة)

يتم تبادل الغازات في الأنسجة في الشعيرات الدموية وفقًا لنفس المبدأ كما في الرئتين. يمر الأكسجين من الشعيرات الدموية في الأنسجة، حيث يكون تركيزه مرتفعًا، إلى سائل الأنسجة بتركيز أكسجين أقل. من سائل الأنسجة، يخترق الخلايا ويدخل على الفور في تفاعلات الأكسدة، لذلك لا يوجد عمليا أكسجين مجاني في الخلايا.

ووفقا لنفس القوانين، يأتي ثاني أكسيد الكربون من الخلايا، عبر سائل الأنسجة، إلى الشعيرات الدموية. يعزز ثاني أكسيد الكربون المنطلق تفكك الأوكسي هيموجلوبين ويتحد مع الهيموجلوبين، مكونًا كربوكسي هيموجلوبين، يتم نقله إلى الرئتين وإطلاقه في الغلاف الجوي. في الدم الوريدي المتدفق من الأعضاء، يوجد ثاني أكسيد الكربون في حالة منضمة ومذابة على شكل حمض الكربونيك، الذي يتحلل بسهولة إلى الماء وثاني أكسيد الكربون في الشعيرات الدموية في الرئتين. يمكن أيضًا أن يتحد حمض الكربونيك مع أملاح البلازما لتكوين البيكربونات.

في الرئتين، حيث يدخل الدم الوريدي، يشبع الأكسجين الدم مرة أخرى، ويخرج ثاني أكسيد الكربون من المنطقة تركيز عالي (الشعيرات الدموية الرئوية) يذهب إلى منطقة ذات تركيز منخفض (الحويصلات الهوائية). بالنسبة للتبادل الطبيعي للغازات، يتم استبدال الهواء الموجود في الرئتين باستمرار، ويتم ذلك عن طريق هجمات إيقاعية من الشهيق والزفير، بسبب حركات العضلات الوربية والحجاب الحاجز.

نقل الأكسجين في الجسم

معنى التنفس .

يتنفس- هي مجموعة من العمليات الفسيولوجية التي تضمن تبادل الغازات بين الجسم والبيئة الخارجية ( التنفس الخارجي) ، والعمليات المؤكسدة في الخلايا، ونتيجة لذلك يتم إطلاق الطاقة ( التنفس الداخلي). تبادل الغازات بين الدم والهواء الجوي ( تبادل الغازات) - يقوم بها الجهاز التنفسي.

مصدر الطاقة في الجسم هو العناصر الغذائية. العملية الرئيسية التي تطلق الطاقة من هذه المواد هي عملية الأكسدة. ويرافقه ربط الأكسجين وتكوين ثاني أكسيد الكربون. وبالنظر إلى أن جسم الإنسان ليس لديه احتياطيات من الأكسجين، فإن إمداداته المستمرة أمر حيوي. ويؤدي توقف وصول الأكسجين إلى خلايا الجسم إلى موتها. ومن ناحية أخرى، يجب إزالة ثاني أكسيد الكربون المتكون أثناء أكسدة المواد من الجسم، لأن تراكم كمية كبيرة منه يهدد الحياة. يحدث امتصاص الأكسجين من الهواء وإطلاق ثاني أكسيد الكربون من خلال الجهاز التنفسي.

الأهمية البيولوجية للتنفس هي:

• تزويد الجسم بالأكسجين.
• إزالة ثاني أكسيد الكربون من الجسم.
• أكسدة المركبات العضوية BZHU مع إطلاق الطاقة، ضروري للشخصلأجل الحياة؛
• إزالة المنتجات النهائية الأيضية ( بخار الماء، الأمونيا، كبريتيد الهيدروجين، الخ.).

الهواء يسمى خليط الغازات الطبيعية- النيتروجين والأكسجين والأرجون وثاني أكسيد الكربون والماء والهيدروجين. فهو المصدر الأساسي للطاقة لجميع الكائنات الحية ومفتاح النمو الصحي والعمر الطويل. بفضل الهواء، تحدث عملية التمثيل الغذائي والتطور في الكائنات الحية.

الهواء في حياة النباتات والحيوانات

يلعب الهواء دورًا كبيرًا في الحياة النباتية. المكونات الأساسية اللازمة لنمو وحياة النباتات هي الأكسجين وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء وهواء التربة. الأكسجين ضروري للتنفس، وثاني أكسيد الكربون ضروري لتغذية الكربون.

الأكسجين أمر حيوي لجميع الكائنات الحية. لا يمكن للنباتات أن تنبت دون الأوكسجين. تحتاج جذور وأوراق وسيقان النباتات إلى هذا العنصر.

يدخل ثاني أكسيد الكربون إلى النبات عن طريق الدخول عبر ثغوره إلى بيئة الأوراق، ويدخل إلى الخلايا. كلما زاد تركيز ثاني أكسيد الكربون، أصبحت حياة النبات أفضل.

يساهم الهواء في تنفيذ العمليات الميكروبيولوجية التي تحدث في التربة. بفضل هذه العمليات، يتم تشكيل العناصر اللازمة لتغذية ونمو وحياة النباتات في التربة - النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم وغيرها.

ويلعب الهواء أيضًا دورًا خاصًا في تكوين الأنسجة الميكانيكية في النباتات البرية. إنه بمثابة بيئتهم، ويحميهم من التعرض للأشعة فوق البنفسجية.

حركة الهواء مهمة لنمو النبات المناسب. حركة الهواء الأفقية تجفف النباتات. والعمودي يعزز انتشار الأصابع والبذور وينظم أيضًا النظام الحراري في مناطق مختلفة.

الحيوانات، مثل النباتات، تحتاج إلى الهواء. العمر والجنس والحجم و النشاط البدنييرتبط بشكل مباشر بكمية الهواء المستهلكة.

جسم الحيوان حساس للغاية لنقص الأكسجين. بسبب انخفاض تركيز الأكسجين في الحيوانات، تتوقف البروتينات والدهون والكربوهيدرات المستهلكة عن الأكسدة. وهذا يؤدي إلى تراكم المواد السامة الضارة في الجسم.

الأكسجين ضروري لتشبع دم وأنسجة الكائن الحي. لذلك، عند نقص هذا العنصر في الحيوانات، يتسارع التنفس، ويتسارع تدفق الدم، وتنخفض عمليات الأكسدة في الجسم، ويصبح الحيوان مضطربًا. غياب طويليسبب تشبع الأكسجين: إرهاق العضلات، نقص عامل الألم، انخفاض درجة حرارة الجسم والوفاة.

الهواء في حياة الإنسان

الهواء هو عامل حيوي للإنسان. ويحمله الدم في جميع أنحاء الجسم، ويشبع كل عضو وكل خلية في الجسم.

في الهواء يحدث التبادل الحراري جسم الإنسانمع البيئة. جوهر هذا التبادل هو انتقال الحرارة بالحمل الحراري وتبخر الرطوبة من رئتي الإنسان.

يؤدي الهواء أيضًا وظيفة وقائية للجسم: فهو يخفف الملوثات الكيميائية إلى تركيز آمن. وهذا يساعد على تقليل خطر تسمم الجسم بالمواد الكيميائية.

بمساعدة التنفس، يشبع الشخص الجسم بالطاقة. يتكون الهواء الجوي من العديد من العناصر، لكن تركيبته يمكن أن تتغير. والسبب في ذلك هو الإنتاج البشري والنشاط التكنولوجي.

أثناء الزفير، يعيد الشخص ربع الأكسجين المستنشق وثاني أكسيد الكربون بمقدار مائة مرة. يحتاج الإنسان إلى استنشاق 13-14 م3 من الهواء يومياً. محتوى الأكسجين في الجسم الشخص السليمعمليا لا يتغير. ولكن إذا كان هذا العنصر مفقودا، فستحدث أعطال في الجسم، ويتسارع النبض.

كما أن ثاني أكسيد الكربون مهم للجسم، ولكن بكميات معينة. زيادة تركيز الغاز يسبب صداعأو طنين الأذن.

يساعد الأكسجين على تخليص جسم الإنسان من ثاني أكسيد الكربون الذي يحتوي على السموم والسموم المتراكمة. إذا كان الشخص نادرا ما يخرج إلى الهواء النقي، أو يتنفس بشكل سطحي، أو يحتوي الهواء على تركيز منخفض من الأكسجين، فإن جسم الإنسان يعاني من التسمم، مما يؤدي إلى أمراض مختلفة.

تلوث الجو

هناك عدد كبير من المواد التي تلوث الجو في العالم. يتم إنتاج هذه المواد من قبل الإنسان والطبيعة نفسها. مصادر تلوث الهواء هي: محطات توليد الطاقة الحراريةومحطات التدفئة، والنقل بالسيارات، والمعادن غير الحديدية والحديدية، الإنتاج الكيميائيو اخرين.

يساهم النشاط البشري في إطلاق الرماد والسخام والغبار. كما أنها تدخل الغلاف الجوي الأحماض المعدنية، مادة متفاعلة.

كما تطلق الكوارث الطبيعية مواد مختلفة في الغلاف الجوي. أثناء الانفجارات البركانية، يتم إطلاق العواصف الترابية وحرائق الغابات والغبار وثاني أكسيد الكبريت والنيتروجين وأكاسيد الكربون.

فن التنفس هو عدم إخراج ثاني أكسيد الكربون تقريبًا وخسارة أقل قدر ممكن منه. على سبيل المثال، رد فعل التخليق الحيوي للنبات هو امتصاص ثاني أكسيد الكربون، واستخدام الكربون وإطلاق الأكسجين، وفي ذلك الوقت كانت هناك نباتات مورقة جدًا على الكوكب. يتشكل ثاني أكسيد الكربون CO2 باستمرار في خلايا الجسم.

التنفس هو تبادل الغازات، من ناحية، بين الدم والبيئة الخارجية (التنفس الخارجي)، ومن ناحية أخرى، تبادل الغازات بين الدم وخلايا الأنسجة (التنفس الداخلي أو الأنسجة).

لماذا يحتاج الإنسان لثاني أكسيد الكربون؟

ويشارك الأكسجين في عملية التمثيل الغذائي. ولذلك فإن انقطاع الأكسجين يؤدي إلى موت الأنسجة والجسم. الجزء الرئيسي من الجهاز التنفسي لجسم الإنسان هو الرئتان، اللتان تؤديان الوظيفة الرئيسية للتنفس - تبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون بين الجسم والبيئة الخارجية. هذا التبادل ممكن بسبب مزيج من التهوية وانتشار الغازات عبر الغشاء الشعري السنخي والدورة الدموية الرئوية.

كيف ينتشر ثاني أكسيد الكربون عبر الغلاف الجوي للأرض؟

أثناء التنفس الخارجي، يتم تسليم الأكسجين من البيئة الخارجية إلى الحويصلات الهوائية في الرئتين. تبدأ عملية التنفس الخارجي بالجهاز التنفسي العلوي، الذي ينظف الهواء المستنشق ويدفئه ويرطبه. تعتمد تهوية الرئتين على التبادل التنفسي ومعدل التنفس. يحدث انتشار الأكسجين من خلال الحويصلة، وهي الوحدة الهيكلية للرئة، والتي تتكون من القصيبات التنفسية والحويصلات الهوائية.

الأكسجين ضروري للكائنات الحية للتنفس. يؤثر نقص الأكسجين في الهواء على حياة الكائنات الحية. إذا انخفضت كمية الأكسجين في الهواء إلى ثلثها يفقد الإنسان وعيه، وإذا انخفضت إلى ربعها يتوقف التنفس ويحدث الموت.

يتم نفخه في أفران الانفجارلتسريع صهر المعادن. يتكون ثاني أكسيد الكربون أثناء الاحتراق (الخشب، الخث، فحم، زيت). تطلق الكائنات الحية، بما في ذلك البشر، الكثير منه في الهواء عندما تتنفس. كونه أثقل من الهواء، ثاني أكسيد الكربون أكثرتقع في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي، وتتراكم في المنخفضات الأرضية (الكهوف والمناجم والوديان).

يستخدم الإنسان على نطاق واسع ثاني أكسيد الكربون لكربونات الفاكهة والمياه المعدنية عند تعبئتها. ثاني أكسيد الكربون، مثل الأكسجين، تحت ضغط قوي ودرجة حرارة منخفضة يتحول من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة والصلبة. ويسمى ثاني أكسيد الكربون في الحالة الصلبة بالثلج الجاف. يتم استخدامه في الثلاجات لحفظ الآيس كريم واللحوم وغيرها من المنتجات.

ثاني أكسيد الكربون لا يدعم الاحتراق وهو أثقل من الهواء، ولهذا يستخدم لإطفاء الحرائق. لماذا لا يستطيع الإنسان والكائنات الحية الأخرى العيش بدون الأكسجين؟ لماذا يوجد دائما الأكسجين في الهواء؟ كيف يتم إنتاج الأكسجين السائل وأين يتم استخدامه؟

من أين تأتي الفقاعات (ثاني أكسيد الكربون) في الصودا؟

الهواء عبارة عن خليط من الغازات الطبيعية - النيتروجين والأكسجين والأرجون وثاني أكسيد الكربون والماء والهيدروجين. فهو المصدر الأساسي للطاقة لجميع الكائنات الحية ومفتاح النمو الصحي والعمر الطويل. بفضل الهواء، تحدث عملية التمثيل الغذائي والتطور في الكائنات الحية. المكونات الأساسية اللازمة لنمو وحياة النباتات هي الأكسجين وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء وهواء التربة. الأكسجين ضروري للتنفس، وثاني أكسيد الكربون ضروري لتغذية الكربون.

تحتاج جذور وأوراق وسيقان النباتات إلى هذا العنصر. يدخل ثاني أكسيد الكربون إلى النبات عن طريق الدخول عبر ثغوره إلى بيئة الأوراق، ويدخل إلى الخلايا. كلما زاد تركيز ثاني أكسيد الكربون، أصبحت حياة النبات أفضل. ويلعب الهواء أيضًا دورًا خاصًا في تكوين الأنسجة الميكانيكية في النباتات البرية.

يرتبط العمر والجنس والحجم والنشاط البدني ارتباطًا مباشرًا بكمية الهواء المستهلكة. جسم الحيوان حساس للغاية لنقص الأكسجين. وهذا يؤدي إلى تراكم المواد السامة الضارة في الجسم. الأكسجين ضروري لتشبع دم وأنسجة الكائن الحي. لذلك، عند نقص هذا العنصر في الحيوانات، يتسارع التنفس، ويتسارع تدفق الدم، وتنخفض عمليات الأكسدة في الجسم، ويصبح الحيوان مضطربًا.

ثاني أكسيد الكربون ليس المسؤول عن ظاهرة الاحتباس الحراري

الهواء هو عامل حيوي للإنسان. ويحمله الدم في جميع أنحاء الجسم، ويشبع كل عضو وكل خلية في الجسم. في الهواء يحدث التبادل الحراري بين جسم الإنسان والبيئة. جوهر هذا التبادل هو انتقال الحرارة بالحمل الحراري وتبخر الرطوبة من رئتي الإنسان. بمساعدة التنفس، يشبع الشخص الجسم بالطاقة. والسبب في ذلك هو الإنتاج البشري والنشاط التكنولوجي.

الشخص البالغ، الذي يكون في حالة راحة، يبلغ متوسطه 14 حركات التنفسفي الدقيقة، ومع ذلك، يمكن أن يخضع معدل التنفس لتقلبات كبيرة (من 10 إلى 18 في الدقيقة). يأخذ الشخص البالغ من 15 إلى 17 نفسًا في الدقيقة، ويأخذ الطفل حديث الولادة نفسًا واحدًا في الثانية. يحدث الزفير الهادئ الطبيعي بشكل سلبي إلى حد كبير، بينما يحدث الزفير الداخلي عضلات بين الضلوعوبعض عضلات البطن.

هناك الجهاز التنفسي العلوي والسفلي. يحدث الانتقال الرمزي للجهاز التنفسي العلوي إلى الجهاز السفلي عند تقاطع الجهازين الهضمي والجهاز التنفسي في الجزء العلوي من الحنجرة. يتم الاستنشاق والزفير عن طريق تغيير الأحجام صدرباستخدام عضلات الجهاز التنفسي. خلال نفس واحد (في حالة الراحة)، يدخل 400-500 مل من الهواء إلى الرئتين. ويسمى هذا الحجم من الهواء حجم المد والجزر(قبل). تدخل نفس كمية الهواء من الرئتين إلى الغلاف الجوي أثناء الزفير الهادئ.

بعد الزفير الأقصى، يبقى حوالي 1500 مل من الهواء في الرئتين، يسمى حجم الرئة المتبقي. التنفس هو إحدى وظائف الجسم القليلة التي يمكن التحكم فيها بوعي أو بغير وعي. أنواع التنفس: العميق والسطحي، المتكرر والنادر، العلوي، الأوسط (الصدري)، والسفلي (البطني).

تقع الرئتان (باللاتينية pulmo، وباليونانية القديمة πνεύμων) في تجويف الصدر، وتحيط بهما عظام وعضلات الصدر. بجانب، الجهاز التنفسييشارك في وظائف مهمة مثل التنظيم الحراري وتكوين الصوت والرائحة وترطيب الهواء المستنشق.

عندما تنخفض درجة الحرارة المحيطة، يزداد تبادل الغازات في الحيوانات ذوات الدم الحار (خاصة الصغيرة منها) نتيجة لزيادة إنتاج الحرارة. عند البشر، عند العمل بقوة معتدلة، يزداد بعد 3-6 دقائق. بعد بدايته يصل إلى مستوى معين ثم يبقى على هذا المستوى طوال فترة العمل بأكملها. دراسات التغيرات في تبادل الغازات تحت المعيار عمل بدنيتستخدم في علم وظائف الأعضاء المهنية والرياضية، في العيادة للتقييم الحالة الوظيفيةالأنظمة المشاركة في تبادل الغازات.

ما هي استخدامات الأكسجين في الصناعة؟ اتضح أن ثاني أكسيد الكربون، إلى حد ما، يساهم في امتصاص الجسم للأكسجين بشكل كامل. ويشارك ثاني أكسيد الكربون أيضًا في عملية التخليق الحيوي للبروتين الحيواني، ويرى بعض العلماء ذلك على أنه سبب محتملوجود الحيوانات والنباتات العملاقة منذ ملايين السنين.