למה אדם צריך פחמן דו חמצני? נְשִׁימָה.

אוויר אטמוספרי הוא תערובת פיזיקלית של חנקן, חמצן, פחמן דו חמצני (פחמן דו חמצני), ארגון וגזים אצילים אחרים. אוויר אטמוספרי יבש מכיל: חמצן - 20.95%, חנקן - 78.09%, פחמן דו חמצני - 0.03%. ארגון, הליום, ניאון, קריפטון, מימן, קסנון וכו' נמצאים בכמויות קטנות בנוסף לרכיבים הקבועים יש כמה זיהומים באוויר מקור טבעי, כמו גם זיהום שהוכנס לאטמוספירה עקב פעילות הייצור האנושי.

למרכיבי סביבת האוויר יש השפעות שונות על גופם של בעלי חיים.

חַנקָןהוא המרכיב הגדול ביותר של אוויר אטמוספרי, שייך לגזים אינרטיים, אינו תומך בנשימה ובבעירה. בטבע מתקיים תהליך מתמשך של מחזור חנקן, שכתוצאה מכך חנקן אטמוספרי הופך לתרכובות אורגניות, וכשהן מתפרקות הוא משוקם וחוזר לאטמוספירה ושוב נקשר עם עצמים ביולוגיים. חנקן משמש כמקור תזונה לצמחים.

חנקן אטמוספרי הוא גם מדלל של חמצן, נשימה חמצן טהורמוביל לשינויים בלתי הפיכים בגוף.

חַמצָן- גז אוויר חיוני לחיים, שכן הוא הכרחי לנשימה. ברגע שהוא נמצא בריאות, החמצן נספג בדם ומתפזר בכל הגוף - הוא חודר לכל תאיו ומבלה שם על חמצון חומרים מזינים, יוצר פחמן דו חמצניומים. כל התהליכים הכימיים בגוף החי הקשורים להיווצרות חומרים שונים, עם עבודת השרירים והאיברים, עם שחרור החום, מתרחשים רק בנוכחות חמצן.

חמצן פנימה צורה טהורהיש השפעה רעילה, אשר קשורה לחמצון של אנזימים.

בעלי חיים צורכים בממוצע הכמות הבאהחמצן (מ"ל/ק"ג משקל): סוס במנוחה - 253, במהלך העבודה - 1780, פרה - 328, כבש - 343, חזיר - 392, עוף - 980. כמות החמצן הנצרכת תלויה גם בגיל, במגדר ובמצב הפיזיולוגי של הגוף. תכולת החמצן באוויר של בעלי חיים סגורים עלולה לרדת עקב חילופי אוויר לא מספקים - אוורור, אשר, בחשיפה ממושכת, משפיע על בריאותם ותפוקתם. ציפורים רגישות לכך ביותר.

פחמן דו חמצני(פחמן דו חמצני, CO 2) ממלא תפקיד חשוב בחיי בעלי חיים ובני אדם, מכיוון שהוא פתוגן פיזיולוגי של מרכז הנשימה. ירידה בריכוז הפחמן הדו חמצני באוויר הנשאף אינה מהווה סכנה משמעותית לגוף, שכן רמת הלחץ החלקי הנדרשת של גז זה בדם מובטחת על ידי ויסות איזון חומצה-בסיס. התכולה המוגברת של פחמן דו חמצני באוויר האטמוספרי משפיעה לרעה על גופם של בעלי חיים. כאשר ריכוזים גדולים של פחמן דו חמצני נשאפים בגוף, תהליכי חיזור מופרעים, פחמן דו חמצני מצטבר בדם, מה שמוביל לעירור של מרכז הנשימה. במקביל, הנשימה הופכת תכופה ועמוקה יותר. בציפורים, הצטברות פחמן דו חמצני בדם אינה מגבירה את הנשימה, אלא גורמת להאטה ואף להפסקה. לכן, בחדרים לציפורים, זרימה קבועה של אוויר חיצוני מסופקת בכמויות גדולות בהרבה (לכל ק"ג משקל) מאשר ליונקים.

מנקודת מבט היגיינית, פחמן דו חמצני הוא אינדיקטור חשוב, לפיו נשפטת מידת טוהר האוויר - יעילות האוורור. אם האוורור במבני בעלי חיים אינו פועל היטב, פחמן דו חמצני מצטבר בכמויות משמעותיות, שכן האוויר הנשוף מכיל עד 4.2%. הרבה פחמן דו חמצני נכנס לאוויר החדר אם הוא מחומם על ידי מבערי גז. לכן, בחדרים כאלה, מבני אוורור חייבים להיות חזקים יותר.

הכמות המקסימלית המותרת של פחמן דו חמצני באוויר של מבני בעלי חיים לא תעלה על 0.25% עבור בעלי חיים ו-0.1 - 0.2% עבור ציפורים.

פחמן חד חמצני(חד חמצני פחמן) - נעדר באוויר האטמוספרי. עם זאת, כאשר עובדים בחצרים של בעלי חיים עם ציוד - טרקטורים, מכשירי הזנה, מחוללי חום וכו', הוא משוחרר עם גזי פליטה. שחרור של פחמן חד חמצני נצפה גם במהלך פעולת מבערי גז.

פחמן חד חמצני- רעל חזק לבעלי חיים ולבני אדם: בשילוב עם המוגלובין בדם, הוא שולל ממנו את היכולת להעביר חמצן מהריאות לרקמות. כאשר גז זה נשאף, בעלי חיים מתים מחנק עקב מחסור חריף בחמצן. האפקט הרעיל מתחיל להתבטא כבר עם הצטברות של 0.4% פחמן חד חמצני. כדי למנוע הרעלות כאלה, כדאי לאוורר היטב חדרים שבהם פועלים מנועי בעירה פנימית, ולבצע תחזוקה שוטפת במחוללי חום ומנגנונים אחרים הפולטים פחמן חד חמצני.

במקרה של הרעלת בעלי חיים פחמן חד חמצניקודם כל, יש להסיר אותם מהמקום אל אוויר צח. הריכוז המרבי המותר של גז זה הוא 2 מ"ג/מ"ק.

אַמוֹנִיָה(NH 3) הוא גז חסר צבע עם ריח חריף. באוויר האטמוספרי הוא נמצא לעתים רחוקות ובריכוזים קטנים. במבני בעלי חיים נוצרת אמוניה במהלך פירוק שתן, זבל ומצעים. הוא מצטבר במיוחד בחדרים שבהם יש אוורור לקוי, הרצפה לא נשמרת נקייה, בעלי חיים מוחזקים ללא מצעים או לא מתחלפים בזמן, וכן במתקני אחסון זבל ובורות עיסת של מפעלי סוכר. הרבה אמוניה נוצרת בדיר חזירים, בעגלים ובלולים (במיוחד כאשר עופות מוחזקים על רצפות) אם מספר רב של בעלי חיים מרוכזים בחדרים אלו. מעל מקומות בהם מצטברת תרחיץ מגיע ריכוז האמוניה ל-35 מ"ג/מ"ק ומעלה. לכן, כאשר עובדים על שאיבת זבל נוזלי או ניקוי תעלות זבל סגורות, יש לאפשר לאנשים לעבוד רק לאחר אוורור יסודי של אזור זה.

בחדרים ישנים וקרים, הרבה אמוניה מצטברת על פני הציוד, במצעים רטובים, שכן היא מתמוססת טוב יותר בסביבה קרה ולחה. כאשר הטמפרטורה עולה והלחץ האטמוספרי יורד, אמוניה משתחררת בחזרה לאוויר החדר.

שאיפה מתמדת של אוויר אפילו עם תערובת קטנה של אמוניה (10 מ"ג/מ"ק) משפיעה לרעה על בריאות בעלי החיים. אמוניה, הנמסה על הריריות של דרכי הנשימה העליונות והעיניים, מגרה אותם, בנוסף, היא מפחיתה באופן רפלקסיבי את עומק הנשימה, ולכן אוורור הריאות. כתוצאה מכך, בעלי חיים מפתחים שיעול, דמעות, ברונכיטיס, בצקת ריאות וכו'. תהליכים דלקתייםדרכי הנשימה פוחתות ויכולת הריריות להתנגד לחדירת מיקרואורגניזמים דרכם, כולל פתוגנים. בריכוז גבוה של אמוניה מתרחש שיתוק נשימתי והחיה מתה.

בדם, אמוניה מתמזגת עם המוגלובין והופכת אותו להמטין אלקליני, שאינו מסוגל לספוג חמצן במהלך הנשימה, כלומר, מתרחש רעב חמצן. דרגה חמורה של הרעלה מאופיינת בהתעלפות ועוויתות. אמוניה עם לחות יוצרת סביבה אגרסיבית שהופכת מכונות, מנגנונים ומבנים לבלתי שמישים.

הריכוז המרבי המותר של גז זה הוא 20 מ"ג/מ"ק, לבעלי חיים צעירים ולעופות - 5-10 מ"ג/מ"ק.

יש לזכור כי לאמוניה יש השפעה שלילית לא רק על בעלי חיים, אלא גם על אנשי השירות. לכן, על מנת להגן על בריאות העובדים במקום, כמו גם ליצור תנאים נורמליים לבעלי חיים, מבנים צריכים להיות מצוידים באוורור יעיל. יש חשיבות רבה לכך שה המערכת הנוכחיתפינוי זבל. ניתן להפחית את תכולת האמוניה על ידי פיזור סופר פוספט טחון על המלטה בשיעור של 250 - 300 גרם/מ"ר, באמצעות פסולת כבול רגילה, ועבור ירידה מהירהריכוז הגז הזה, ניתן להשתמש באירוסול פורמלדהיד; ציפוי אנטי קורוזיה משמש להגנה על מכונות ומנגנונים.

מימן גופרתי(H 2 S) נעדר או כלול בכמויות לא משמעותיות באווירה החופשית. המקור להצטברות מימן גופרתי באוויר של מבני בעלי חיים הוא ריקבון של חומרים אורגניים המכילים גופרית והפרשות מעיים של בעלי חיים, במיוחד בעת שימוש במזון עשיר בחלבון או בהפרעות עיכול. מימן גופרתי יכול להיכנס לאוויר בתוך הבית ממקלטי נוזלים ותעלות זבל.

שאיפת גז זה בכמויות קטנות (10 מ"ג/מ"ק) גורמת לדלקת בריריות, לרעב בחמצן, ובריכוזים גדולים - שיתוק של מרכז הנשימה והמרכז השולט על התכווצות כלי הדם. כאשר נספג בדם, מימן גופרתי חוסם את פעילות האנזימים המבטיחים את תהליך הנשימה. הברזל בהמוגלובין בדם נקשר למימן גופרתי ליצירת ברזל גופרתי, ולכן המוגלובין אינו יכול להשתתף בקשירה ובהעברת חמצן. בקרומים הריריים הוא יוצר נתרן גופרתי, הגורם לדלקת.

תכולת מימן גופרתי באוויר הנשאף מעל 10 מ"ג/מ"ק עלולה לגרום למוות מהיר של בעלי חיים ובני אדם, וחשיפה ארוכת טווח לכמות קטנה ממנו עלולה לגרום להרעלה כרונית המתבטאת בחולשה כללית, הפרעות עיכול, דלקות של דרכי הנשימה, וירידה בתפוקה. אצל אנשים עם הרעלת מימן גופרתי כרונית, מתרחשים חולשה, כחוש, הזעה, כאבי ראש, תפקוד לקוי של הלב, קטרר נשימתי ודלקת קיבה.

הריכוז המותר של מימן גופרתי באוויר הפנימי הוא 5 - 10 מ"ג/מ"ק. ריח מימן גופרתי מורגש כבר בריכוזים של 1.4 מ"ג/מ"ר, מתבטא בבירור ב-3.3 מ"ג/מ"ק, משמעותי ב-4 מ"ג/מ"ק וכואב ב-7 מ"ג/מ"ק.

כדי למנוע היווצרות של מימן גופרתי בחצרים, יש צורך לפקח על מצבם הטוב של מבני ביוב, להשתמש בפסולת סופגת גז באיכות גבוהה, לשמור על שיטות היגייניות וטרינריות-סניטריות נאותות בחוות ובמתחמים, ולהבטיח פינוי זבל בזמן. .

השפעתם של גזים אחרים המצויים בחצרים של בעלי חיים (אינדול, סקטול, מרקפטן וכו') עדיין לא נחקרה היטב.

על מנת לדעת את דרכי מקור החיים, יש צורך ללמוד תחילה את הסימנים והתכונות של אורגניזמים חיים. יֶדַע תרכובת כימית, בניינים ו תהליכים שונים, המתרחש בגוף, מאפשר להבין את מקור החיים. לשם כך, נכיר את התכונות של היווצרות החומרים האנאורגניים הראשונים בחלל החיצון והופעתה של מערכת פלנטרית.

האטמוספירה של כדור הארץ הקדום.על פי הנתונים העדכניים ביותר של מדענים וחוקרי חלל, גופים שמימיים נוצרו לפני 4.5-5 מיליארד שנים. בשלבים הראשונים של היווצרות כדור הארץ כלל הרכבו תחמוצות, קרבונטים, קרבידים ממתכת וגזים שהתפרצו ממעמקי הרי געש. כתוצאה מההתכווצות קרום כדור הארץ והפעולה כוחות כבידהכמות גדולה של חום החלה להשתחרר. העלייה בטמפרטורה של כדור הארץ הושפעה מהתפרקות של תרכובות רדיואקטיביות ו קרינה אולטרא - סגולהשמש. בזמן זה, מים על פני כדור הארץ היו קיימים בצורת קיטור. בשכבות האוויר העליונות, אדי מים נאספים בעננים, שנפלו על פני אבנים חמות בצורת גשמים זורמים, ואז שוב, מתאדים, עולים לאטמוספירה. ברק הבזיק על פני כדור הארץ ורעם רעם. זה נמשך זמן רב. בהדרגה, שכבות פני השטח של כדור הארץ החלו להתקרר. עקב גשמים עזים נוצרו בריכות קטנות. זרמי לבה חמה שזרמו מהרי געש ואפר נפלו לתוך מאגרים ראשוניים ושינו תנאים ללא הרף סביבה. שינויים סביבתיים מתמשכים כאלה תרמו להתרחשות של תגובות היווצרות תרכובות אורגניות.
עוד לפני הופעת החיים, האטמוספירה של כדור הארץ הכילה מתאן, מימן, אמוניה ומים (1). כתוצאה מהתגובה הכימית של שילוב מולקולות הסוכרוז נוצרו עמילן וסיבים ונוצרו חלבונים מחומצות אמינו (2,3). מולקולות DNA בעלות ויסות עצמי נוצרו מתרכובות סוכרוז וחנקן (4) (איור 9).

אורז. 9. לפני כ-3.8 מיליארד שנים, התרכובות המורכבות הראשונות נוצרו באמצעות תגובות כימיות

לא היה חמצן חופשי באטמוספירה הראשונית של כדור הארץ. חמצן נמצא בצורת תרכובות של ברזל, אלומיניום וסיליקון והשתתף ביצירת מינרלים שונים בקרום כדור הארץ. בנוסף, חמצן היה קיים במים ובכמה גזים (למשל, פחמן דו חמצני). תרכובות מימן עם יסודות אחרים יצרו גזים רעילים על פני כדור הארץ. קרינה אולטרה סגולה מהשמש הייתה אחד ממקורות האנרגיה ההכרחיים ליצירת תרכובות אורגניות. תרכובות אנאורגניות הנפוצות באטמוספירה של כדור הארץ כוללות מתאן, אמוניה וגזים אחרים (איור 10).

אורז. 10. השלב הראשוני של הופעת החיים על פני כדור הארץ. היווצרות תרכובות אורגניות מורכבות באוקיינוס ​​הקדמון

יצירת תרכובות אורגניות באמצעים אביוגניים.לידע על תנאי הסביבה בשלבים הראשונים של התפתחות כדור הארץ הייתה חשיבות רבה למדע. מקום מיוחד באזור זה תופס על ידי עבודתו של המדען הרוסי A. I. Oparin (1894-1980). בשנת 1924, הוא הציע את האפשרות של אבולוציה כימית המתרחשת ב בשלבים הראשוניםהתפתחות כדור הארץ. התיאוריה של A.I. Oparin מבוססת על סיבוך הדרגתי ארוך טווח של תרכובות כימיות.
מדענים אמריקאים ס' מילר וג'י אורי ביצעו ניסויים ב-1953, על פי התיאוריה של איי אופרין. על ידי העברת פריקה חשמלית דרך תערובת של מתאן, אמוניה ומים, הם השיגו תרכובות אורגניות שונות (אוריאה, חומצה לקטית, חומצות אמינו שונות). מאוחר יותר, מדענים רבים חזרו על ניסויים כאלה. תוצאות הניסוי שהתקבלו הוכיחו את נכונות ההשערה של A.I. Oparin.
הודות למסקנות הניסויים שהוזכרו לעיל, הוכח כי כתוצאה מההתפתחות הכימית של כדור הארץ הפרימיטיבי נוצרו מונומרים ביולוגיים.

היווצרות ואבולוציה של ביופולימרים.המכלול וההרכב של תרכובות אורגניות שנוצרו במרחבי מים שונים של כדור הארץ הקדמון היו ברמות שונות. היווצרותם של תרכובות כאלה מבחינה אביוגנית הוכחה בניסוי.
המדען האמריקאי S. Fox בשנת 1957 הביע את הדעה כי חומצות אמינו יכולות ליצור קשרים פפטידים על ידי חיבור זה עם זה ללא השתתפות של מים. הוא שם לב שכאשר תערובות יבשות של חומצות אמינו חוממו ולאחר מכן התקררו, מולקולות דמויי חלבון שלהן יצרו קשרים. ש' פוקס הגיע למסקנה שבמקום מרחבי מים לשעבר, בהשפעת חום זרמי הלבה ו קרינה סולאריתהתרחשו תרכובות בלתי תלויות של חומצות אמינו, שהולידו פוליפפטידים ראשוניים.

תפקיד ה-DNA וה-RNA בהתפתחות החיים.ההבדל העיקרי חומצות גרעיןמחלבונים - היכולת להכפיל ולשכפל עותקים מדויקים של המולקולות המקוריות. בשנת 1982 גילה המדען האמריקאי תומס צ'ק את הפעילות האנזימטית (קטליטית) של מולקולות RNA. כתוצאה מכך, הוא הגיע למסקנה שמולקולות ה-RNA הן הפולימרים הראשונים על פני כדור הארץ. בהשוואה ל-RNA, מולקולות ה-DNA יציבות יותר בתהליכי פירוק בבסיסי חלש תמיסות מימיות. והסביבה עם פתרונות כאלה הייתה במימי כדור הארץ הקדמוני. נכון לעכשיו, מצב זה נשמר רק בתוך התא. מולקולות DNA וחלבונים קשורות זו בזו. לדוגמה, חלבונים מגנים מפני מולקולות DNA השפעות מזיקותקרניים אולטרא - סגולות. אנחנו לא יכולים לקרוא לחלבונים ולמולקולות DNA אורגניזמים חיים, למרות שיש להם כמה מאפיינים של גופים חיים, מכיוון שהממברנות הביולוגיות שלהם לא נוצרות במלואן.

אבולוציה והיווצרות של ממברנות ביולוגיות. קיום מקבילחלבונים וחומצות גרעין בחלל אולי פתחו את הדרך להופעתם של אורגניזמים חיים. זה יכול לקרות רק בנוכחות ממברנות ביולוגיות. הודות לממברנות ביולוגיות נוצר חיבור בין הסביבה לבין חלבונים וחומצות גרעין. רק דרך ממברנות ביולוגיות מתרחש תהליך חילוף החומרים והאנרגיה. במשך מיליוני שנים, ממברנות ביולוגיות ראשוניות, שהפכו מורכבות יותר בהדרגה, הוסיפו להרכבן מולקולות חלבון שונות. כך, באמצעות סיבוך הדרגתי, הופיעו האורגניזמים החיים הראשונים (פרוטוביונטים). פרוטוביונטים פיתחו בהדרגה מערכות של ויסות עצמי ורבייה עצמית. האורגניזמים החיים הראשונים הסתגלו לחיים בסביבה נטולת חמצן. כל זה תואם את הדעה שהביע א.י. אופרין. א.י. השערתו של אופרין נקראת תיאוריית ה-coacervate במדע. תיאוריה זו נתמכה בשנת 1929 על ידי המדען האנגלי D. Haldane. קומפלקסים רב מולקולריים עם עדין מעטפת מיםמבחוץ נקראים coacervates או coacervate droplets. חלק מהחלבונים ב-coacervates מילאו תפקיד של אנזימים, וחומצות גרעין רכשו את היכולת להעביר מידע על ידי תורשה (איור 11).

אורז. 11. היווצרות קואצרבטים - קומפלקסים מולטימולקולריים בעלי מעטפת מימית

בהדרגה, חומצות גרעין פיתחו את היכולת להכפיל. החיבור של טיפת ה-coacervate עם הסביבה הוביל ליישום המטבוליזם והאנרגיה הפשוטים הראשונים על כדור הארץ.
לפיכך, ההוראות העיקריות של התיאוריה של מקור החיים לפי A.I. Oparin הם כדלקמן:

1. כתוצאה מהשפעה ישירה של גורמים סביבתיים נוצרו חומרים אורגניים מחומרים אנאורגניים;
2. החומרים האורגניים שנוצרו השפיעו על היווצרותם של תרכובות אורגניות מורכבות (אנזימים) וגנים מתרבים עצמיים חופשיים;
3. הגנים החופשיים שנוצרו בשילוב עם חומרים אורגניים בעלי מולקולריות גבוהה אחרים;
4. חומרים בעלי מולקולריות גבוהה פיתחו בהדרגה קרומי חלבון-שומנים מבחוץ;
5. כתוצאה מתהליכים אלה, הופיעו תאים.

ההשקפה המודרנית של מקור החיים על פני כדור הארץ נקראת
התיאוריה של ביופואזה (תרכובות אורגניות נוצרות מאורגניזמים חיים). נכון לעכשיו, היא נקראת התיאוריה האבולוציונית הביוכימית של הופעת החיים על כדור הארץ. תיאוריה זו הוצעה בשנת 1947 על ידי המדען האנגלי D. Bernal. הוא הבחין בשלושה שלבים של ביוגנזה. השלב הראשון הוא הופעת מונומרים ביולוגיים מבחינה אביוגנית. השלב השני הוא יצירת פולימרים ביולוגיים. השלב השלישי הוא הופעת מבני ממברנה והאורגניזמים הראשונים (פרוטוביונטים). הקיבוץ של תרכובות אורגניות מורכבות בתוך coacervates והאינטראקציה הפעילה שלהם זה עם זה יוצרים תנאים להיווצרות של אורגניזמים הטרוטרופיים פשוטים המווסתים את עצמם.
במהלך תהליך הופעת החיים התרחשו שינויים אבולוציוניים מורכבים - היווצרות חומרים אורגניים מתרכובות אנאורגניות. ראשית, אורגניזמים כימוסינתטיים הופיעו, ואז הופיעו בהדרגה אורגניזמים פוטוסינתטיים. אורגניזמים פוטוסינתטיים מילאו תפקיד עצום בהופעת חמצן חופשי יותר באטמוספירה של כדור הארץ.
האבולוציה הכימית והאבולוציה של האורגניזמים הראשונים (פרוטוביונים) על פני כדור הארץ נמשכו עד 1-1.5 מיליארד שנים (איור 12).

אורז. 12. תכנית המעבר של אבולוציה כימית לביולוגית

אווירה ראשונית. קרום ביולוגי. Coacervate. פרוטוביונט. התיאוריה של ביופואזה.

1. גופים שמימיים, כולל כדור הארץ, הופיעו לפני 4.5-5 מיליארד שנים.
2. בתקופת היווצרות כדור הארץ היה די הרבה מימן ותרכובותיו, אך לא היה חמצן חופשי.
3. בשלב הראשוני של התפתחות כדור הארץ, מקור האנרגיה היחיד היה קרינה אולטרה סגולה מהשמש.
4. A.I. Oparin הביע את הדעה שבתקופה הראשונית מתרחשת רק אבולוציה כימית על כדור הארץ.
5. מונומרים ביולוגיים הופיעו לראשונה על פני כדור הארץ, מהם נוצרו בהדרגה חלבונים וחומצות גרעין (RNA, DNA).
6. האורגניזמים הראשונים שהופיעו על פני כדור הארץ היו פרוטוביונטים.
7. קומפלקסים רב מולקולריים המוקפים במעטפת מימית דקה נקראים coacervates.
1. מה זה קואסרבט?
2. מה המשמעות של התיאוריה של A.I. Oparin?
3. אילו גזים רעילים היו באטמוספירה הקדמונית?
1. תאר את הרכב האטמוספירה הראשונית.
2. איזו תיאוריה לגבי היווצרות חומצות אמינו על פני כדור הארץ הוצגה על ידי S. Fox?
3. איזה תפקיד ממלאות חומצות גרעין בהתפתחות החיים?

1. מהי מהות הניסויים של ס' מילר וג' אורי?
2. על מה התבסס א.י. אופרין בהשערותיו?
3. ציין את השלבים העיקריים בהופעת החיים.

* תבדוק את הידע שלך!
סקור שאלות. פרק 1. מוצא ושלבים ראשוניים של התפתחות החיים על פני כדור הארץ

1. רמת ארגון החיים שבה נפתרות בעיות גלובליות.
2. התפתחות אישיתאורגניזמים בודדים.
3. קיימות סביבה פנימיתגוּף.
4. התיאוריה של מקור החיים דרך האבולוציה הכימית של חומרים אנאורגניים.
5. התפתחות היסטורית של אורגניזמים.
6. רמת הארגון של החיים, המורכבת מתאי וחומרים בין-תאיים.
7. היכולת של אורגניזמים חיים להתרבות מהסוג שלהם.
8. רמת חיים המאופיינת באחדות קהילת האורגניזמים החיים והסביבה.
9. רמת חיים המאופיינת בנוכחות חומצות גרעין ותרכובות אחרות.
10. התכונה של שינויים בפעילות החיונית של אורגניזמים חיים לפי מחזורים שנתיים.
11. מבט על החדרת חיים מכוכבי לכת אחרים.
12. רמת הארגון של החיים, המיוצגת על ידי היחידה המבנית והתפקודית של כל האורגניזמים החיים על פני כדור הארץ.
13. תכונת הקשר ההדוק בין אורגניזמים חיים לבין הסביבה.
14. תיאוריה המחברת את מקור החיים עם פעולתם של "כוחות חיוניים".
15. התכונה של אורגניזמים חיים להבטיח העברת מאפיינים לצאצאיהם.
16. מדען שבאמצעות ניסוי פשוט הוכיח שתיאוריית הדור הספונטני של החיים אינה נכונה.
17. מדען רוסי שהציע את התיאוריה של מקור החיים באמצעים אביוגניים.
18. גז הכרחי לחיים שלא היה קיים באטמוספרה הראשונית.
19. מדען שהביע את הדעה שקשר פפטיד נוצר על ידי חיבור חומצות אמינו יחד ללא השתתפות של מים.
20. האורגניזמים החיים הראשונים עם קרום ביולוגי.
21. מתחמי משקל מולקולרי גבוה המוקפים במעטפת מימית דקה.
22. המדען שהגדיר לראשונה את מושג החיים.
23. התכונה של אורגניזמים חיים להגיב להשפעות שונות של גורמים סביבתיים.
24. המאפיין של שינוי סימני התורשה של אורגניזמים חיים בהשפעת גורמים סביבתיים שונים.
25. רמת ארגון החיים שבה ניכרים השינויים האבולוציוניים הפשוטים הראשונים.

כל החיים על פני כדור הארץ מתקיימים הודות לחום השמש והאנרגיה המגיעים לפני השטח של הפלנטה שלנו. כל בעלי החיים ובני האדם הסתגלו להפיק אנרגיה מחומרים אורגניים המסונתזים על ידי צמחים. כדי להשתמש באנרגיית השמש הכלולה במולקולות של חומרים אורגניים, יש לשחרר אותה על ידי חמצון של חומרים אלו. לרוב, חמצן אוויר משמש כחומר מחמצן, שכן הוא מהווה כמעט רבע מנפח האטמוספירה שמסביב.

פרוטוזואה חד תאית, coelenterates, חי חופשי שטוח ו תולעים עגולותלִנְשׁוֹם את כל פני הגוף. איברי נשימה מיוחדים - זימים מנוציםמופיעים בים annelidsובפרוקי רגליים מימיים. איברי הנשימה של פרוקי רגליים הם קנה הנשימה, זימים, ריאות בצורת עליםממוקם בשקעים של כיסוי הגוף. מוצגת מערכת הנשימה של הזמש חריצי זימיםנוקב את דופן המעי הקדמי - הלוע. בדגים, מתחת לכיסויי הזימים יש זימים, מחלחל בשפע עם הקטן ביותר כלי דם. אצל חולייתנים יבשתיים, איברי הנשימה הם ריאות. התפתחות הנשימה בבעלי חוליות הלכה בדרך של הגדלת שטח המחיצות הריאתיות המעורבות בחילופי גזים, שיפור מערכות הובלה לאספקת חמצן לתאים הנמצאים בתוך הגוף, ופיתוח מערכות המספקות אוורור של איברי הנשימה.

מבנה ותפקודים של איברי הנשימה

תנאי הכרחי לחיי הגוף הוא חילופי גזים מתמידים בין הגוף לסביבה. האיברים שדרכם מסתובבים אוויר בשאיפה ונשפת משולבים לכדי מכשיר נשימה. מערכת הנשימה מורכבת מחלל האף, הלוע, הגרון, קנה הנשימה, הסימפונות והריאות. רובם דרכי אוויר ומשמשים להולכת אוויר לריאות. תהליכי חילופי גזים מתרחשים בריאות. בעת הנשימה, הגוף מקבל חמצן מהאוויר, אשר נישא על ידי הדם בכל הגוף. חמצן משתתף בתהליכי חמצון מורכבים של חומרים אורגניים, במהלכם הוא משתחרר הכרחי לגוףאֵנֶרְגִיָה. תוצרי הפירוק הסופיים - פחמן דו חמצני ומים חלקית - מוסרים מהגוף אל הסביבה דרך מערכת הנשימה.

פונקציות של מערכת הנשימה

• מתן חמצן O 2 לתאי הגוף.
• הסרת פחמן דו חמצני CO 2 מהגוף, כמו גם כמה תוצרים סופיים של חילוף החומרים (אדי מים, אמוניה, מימן גופרתי).

חלל האף

דרכי הנשימה מתחילות ב חלל האף, שמתחבר עם הסביבה דרך הנחיריים. מהנחיריים עובר אוויר דרך מעברי האף, המצופים באפיתל רירי, ריסי ורגיש. האף החיצוני מורכב מתצורות עצם וסחוס ויש לו צורה של פירמידה לא סדירה, המשתנה בהתאם לתכונות המבניות של האדם. השלד הגרמי של האף החיצוני כולל את עצמות האף ואת חלק האף עצם קדמית. השלד הסחוסי הוא המשך של השלד הגרמי ומורכב מסחוס היאליני בצורות שונות. לחלל האף יש קירות תחתונים, עליונים ושני צדדים. הקיר התחתון נוצר על ידי החך הקשה, העליון - על ידי הצלחת הקריבריפורמית של העצם האתמואידית, הצידית - לסת עליונה, עצם דמע, צלחת מסלולית של עצם האתמואיד, עצם פלטין ועצם ספנואיד. מחיצת האף מחלקת את חלל האף לחלקים ימין ושמאלי. מחיצת האף נוצרת על ידי ה-vomer, בניצב לצלחת של העצם האתמואידית, ומתוספת מלפנים על ידי הסחוס המרובע של מחיצת האף.

הטורבינות ממוקמות על הדפנות הצדדיות של חלל האף - שלושה מכל צד, מה שמגדיל את פני האף הפנימיים איתו בא האוויר הנשאף במגע.

חלל האף נוצר על ידי שניים צרים ומפותלים מעברי האף. כאן האוויר מחומם, לחות ומשוחרר מחלקיקי אבק וחיידקים. הממברנה המצפה את מעברי האף מורכבת מתאי המפרישים ריר ותאי אפיתל ריסים. על ידי תנועת הריסים, ריר, יחד עם אבק וחיידקים, מופנה אל מעברי האף.

המשטח הפנימי של מעברי האף מצויד בשפע של כלי דם. האוויר הנשאף חודר לחלל האף, מחומם, מולח, מנוקה מאבק ומנטרל חלקית. מחלל האף הוא נכנס ללוע האף. ואז אוויר מחלל האף נכנס ללוע, וממנו לתוך הגרון.

גָרוֹן

גָרוֹן- אחד מקטעי דרכי הנשימה. אוויר נכנס לכאן ממעברי האף דרך הלוע. ישנם מספר סחוסים בדופן הגרון: בלוטת התריס, אריטנואיד וכדומה. ברגע בליעת המזון, שרירי הצוואר מעלים את הגרון, והסחוס האפיגלוטי מוריד וסוגר את הגרון. לכן, מזון נכנס רק לוושט ואינו נכנס לקנה הנשימה.

ממוקם בחלק הצר של הגרון מיתרי קול, באמצע ביניהם יש גלוטיס. כשהאוויר עובר, מיתרי הקול רוטטים ומייצרים צליל. היווצרות הקול מתרחשת במהלך הנשיפה עם תנועת אוויר הנשלטת על ידי אדם. היווצרות הדיבור כוללת: חלל האף, השפתיים, הלשון, החיך הרך, שרירי הפנים.

קנה הנשימה

הגרון נכנס לתוך קנה הנשימה(קנה רוח), בעל צורת צינור באורך כ-12 ס"מ, שבדפנות חצאי טבעות סחוסיות שאינן מאפשרות ליפול. הקיר האחורי שלו נוצר על ידי קרום רקמת חיבור. חלל קנה הנשימה, כמו חלל דרכי אוויר אחרים, מרופד באפיתל ריסי, המונע חדירת אבק וגופים זרים אחרים לריאות. קנה הנשימה תופס מיקום אמצעי, מאחור הוא צמוד לוושט, ובצידיו יש צרורות נוירווסקולריות. מלפנים, החלק הצווארי של קנה הנשימה מכוסה בשרירים, ובחלק העליון הוא מכוסה גם בבלוטת התריס. אזור בית החזהקנה הנשימה מכוסה מלפנים במנובריום של עצם החזה, שרידי בלוטת התימוס וכלי דם. החלק הפנימי של קנה הנשימה מכוסה בקרום רירי המכיל כמות גדולה של רקמה לימפואידיתובלוטות ריריות. בעת הנשימה, חלקיקי אבק קטנים נצמדים לקרום הרירי הלחות של קנה הנשימה, והריסים של האפיתל הריסי דוחפים אותם בחזרה ליציאה מדרכי הנשימה.

הקצה התחתון של קנה הנשימה מחולק לשני סימפונות, אשר לאחר מכן מסתעפים שוב ושוב ונכנסים לריאות הימנית והשמאלית, ויוצרים "עץ סימפונות" בריאות.

ברונכי

בחלל החזה, קנה הנשימה מתחלק לשניים ברונכוס- שמאל וימין. כל ברונכוס נכנס לריאה ושם מתחלק לסמפונות בקוטר קטן יותר, המסתעפים לצינורות האוויר הקטנים ביותר - ברונכיולים. ברונכיולות, כתוצאה מהסתעפות נוספת, הופכות להרחבות - צינוריות מכתשית, שעל קירותיהן יש בליטות מיקרוסקופיות הנקראות שלפוחיות ריאתיות, או alveoli.

דפנות המכתשות בנויות מאפיתל חד-שכבתי דק מיוחד ושזורים בצפיפות בנימים. העובי הכולל של דופן המכתשית והדופן הנימית הוא 0.004 מ"מ. חילופי גזים מתרחשים דרך הקיר הדק ביותר הזה: חמצן חודר לדם מהאלוואולי, ופחמן דו חמצני נכנס בחזרה. יש כמה מאות מיליוני alveoli בריאות. השטח הכולל שלהם במבוגר הוא 60-150 מ"ר. בזכות זה, זה נכנס לדם כמות מספקתחמצן (עד 500 ליטר ליום).

ריאות

ריאותתופסים כמעט את כל חלל החזה והם איברים אלסטיים וספוגיים. בחלק המרכזי של הריאה יש שער שבו נכנסים הסמפונות, עורק הריאה, העצבים ויוצאים ורידי הריאה. הריאה הימנית מחולקת על ידי חריצים לשלוש אונות, השמאלית לשניים. החלק החיצוני של הריאות מכוסה בסרט רקמת חיבור דק - הצדר הריאתי, העובר אל המשטח הפנימי של דופן חלל החזה ויוצר את הצדר בדופן. בין שני הסרטים הללו יש מרווח פלאורלי מלא בנוזל שמפחית את החיכוך במהלך הנשימה.

ישנם שלושה משטחים על הריאה: החיצוני, או הקוסטלי, המדיאלי, הפונה לריאה השנייה, והתחתון, או הסרעפתי. בנוסף, בכל ריאה ישנם שני קצוות: קדמיים ותחתונים, המפרידים בין המשטח הסרעפתי והמדיאלי למשטח הקוסטלי. מאחור, משטח החוף, ללא גבול חד, עובר למשטח המדיאלי. בקצה הקדמי של הריאה השמאלית יש חריץ לבבי. ההילום ממוקם על המשטח המדיאלי של הריאה. בשער של כל ריאה נכנס הסימפונות הראשי, עורק הריאה, הנושא דם ורידי, והעצבים המעצבבים את הריאה. שני ורידים ריאתיים בוקעים מהילום של כל ריאה ומובילים אותם אל הלב. דם עורקי, וכלי לימפה.

לריאות יש חריצים עמוקים המחלקים אותן לאונות - עליונות, אמצעיות ותחתונות, ובצד שמאל שניים - עליונים ותחתונים. גדלי הריאות אינם זהים. הריאה הימנית מעט גדולה מהשמאלית, בעוד שהיא קצרה ורחבה יותר, מה שמתאים למיקום הגבוה יותר של הכיפה הימנית של הסרעפת בשל מיקומו הימני של הכבד. צבע של ריאות רגילות יַלדוּתורוד חיוור, ובמבוגרים הם רוכשים צבע אפור כהה עם גוון כחלחל - תוצאה של שקיעת חלקיקי אבק הנכנסים אליהם עם האוויר. רקמת הריאה רכה, עדינה ונקבוביות.

חילופי גזים של הריאות

בתהליך המורכב של חילופי גזים, ישנם שלושה שלבים עיקריים: נשימה חיצונית, העברת גזים בדם ונשימה פנימית, או רקמה, נשימה. נשימה חיצונית משלבת את כל התהליכים המתרחשים בריאה. הוא מתבצע על ידי מנגנון הנשימה, הכולל את בית החזה עם השרירים שמניעים אותו, את הסרעפת ואת הריאות עם דרכי הנשימה.

האוויר הנכנס לריאות במהלך השאיפה משנה את הרכבו. האוויר בריאות מוותר על חלק מהחמצן ומועשר בפחמן דו חמצני. תכולת הפחמן הדו-חמצני בדם הוורידי גבוה יותר מאשר באוויר שבאלוואלי. לכן, פחמן דו חמצני יוצא מהדם לתוך המכתשים ותכולתו קטנה מאשר באוויר. ראשית, חמצן מתמוסס בפלסמת הדם, ואז נקשר להמוגלובין, וחלקים חדשים של חמצן נכנסים לפלסמה.

המעבר של חמצן ופחמן דו חמצני מסביבה אחת לאחרת מתרחש עקב דיפוזיה מריכוז גבוה לנמוך יותר. למרות שהדיפוזיה איטית, משטח המגע בין הדם והאוויר בריאות הוא כה גדול עד שהוא מבטיח לחלוטין את חילופי הגזים הדרושים. ההערכה היא שחילופי גזים מוחלטים בין דם לאוויר המכתשי יכול להתרחש בזמן הקצר פי שלושה מהזמן שהדם נשאר בנימים (כלומר, לגוף יש עתודות משמעותיות של אספקת חמצן לרקמות).

דם ורידי, פעם אחת בריאות, פולט פחמן דו חמצני, מועשר בחמצן והופך לדם עורקי. במעגל גדול, הדם הזה מתפזר דרך הנימים לכל הרקמות ונותן חמצן לתאי הגוף, שצורכים אותו ללא הרף. יש יותר פחמן דו חמצני שמשחרר תאים כתוצאה מפעילותם החיונית מאשר בדם, והוא מתפזר מהרקמות לדם. לפיכך, דם עורקי, לאחר שעבר דרך הנימים של מחזור הדם המערכתי, הופך לוורידי והחצי הימני של הלב נשלח לריאות, כאן הוא שוב רווי בחמצן ומוציא פחמן דו חמצני.

בגוף הנשימה מתבצעת באמצעות מנגנונים נוספים. אמצעים נוזליים המרכיבים את הדם (הפלזמה שלו) בעלי מסיסות נמוכה של גזים בתוכם. לכן, כדי שאדם יתקיים, יהיה לו צורך בלב חזק פי 25, ריאות פי 20 חזק יותר, ולשאוב יותר מ-100 ליטר נוזל (לא חמישה ליטר דם) בדקה אחת. הטבע מצא דרך להתגבר על הקושי הזה על ידי התאמת חומר מיוחד - המוגלובין - לשאת חמצן. הודות להמוגלובין, הדם מסוגל לקשור חמצן פי 70, ופחמן דו חמצני - פי 20 יותר מהחלק הנוזלי של הדם - הפלזמה שלו.

Alveolus- בועה דקת דופן בקוטר 0.2 מ"מ מלאה באוויר. דופן המכתשית נוצרת משכבה אחת של תאי אפיתל שטוחים, שלאורך פני השטח החיצוניים שלהן מסתעפת רשת של נימים. לפיכך, חילופי גזים מתרחשים דרך מחיצה דקה מאוד שנוצרת על ידי שתי שכבות של תאים: דופן הנימים וקיר המכתשית.

חילופי גזים ברקמות (נשימת רקמות)

חילופי גזים ברקמות מתרחשים בנימים על פי אותו עיקרון כמו בריאות. חמצן מהנימי רקמה, שבהם ריכוזו גבוה, עובר לנוזל רקמה עם ריכוז חמצן נמוך יותר. מנוזל הרקמה הוא חודר לתוך התאים ומיד נכנס לתגובות חמצון, כך שאין כמעט חמצן חופשי בתאים.

פחמן דו חמצני, על פי אותם חוקים, מגיע מהתאים, דרך נוזל הרקמה, לנימים. הפחמן הדו-חמצני המשוחרר מקדם את פירוק האוקסיהמוגלובין ובעצמו מתחבר עם המוגלובין, ויוצר קרבוקסיהמוגלובין, מועבר לריאות ומשוחרר לאטמוספירה. בדם הוורידי הזורם מהאיברים נמצא פחמן דו חמצני הן במצב קשור והן במצב מומס בצורת חומצה פחמנית, המתפרקת בקלות למים ולפחמן דו חמצני בנימי הריאות. חומצה פחמית יכולה גם לשלב עם מלחי פלזמה ליצירת ביקרבונטים.

בריאות, שם נכנס דם ורידי, חמצן מרווה את הדם שוב, ופחמן דו חמצני מהאזור ריכוז גבוה (נימים ריאתיים) נכנס לאזור של ריכוז נמוך (alveoli). לחילופי גזים רגילים, האוויר בריאות מוחלף כל הזמן, דבר המושג על ידי התקפות קצביות של שאיפה ונשיפה, עקב תנועות השרירים הבין-צלעיים והסרעפת.

הובלת חמצן בגוף

המשמעות של נשימה.

נְשִׁימָה- הוא אוסף של תהליכים פיזיולוגיים המבטיחים חילופי גזים בין הגוף לסביבה החיצונית ( נשימה חיצונית), ותהליכי חמצון בתאים, כתוצאה מהם משתחררת אנרגיה ( נשימה פנימית). חילופי גזים בין דם לאוויר אטמוספרי ( חילופי גז) - מבוצע על ידי מערכת הנשימה.

מקור האנרגיה בגוף הוא חומרים מזינים. התהליך העיקרי המשחרר את האנרגיה של חומרים אלו הוא תהליך החמצון. זה מלווה בקשירה של חמצן ויצירת פחמן דו חמצני. בהתחשב בכך שלגוף האדם אין מאגרי חמצן, אספקתו הרציפה חיונית. עצירת גישה של חמצן לתאי הגוף מובילה למותם. מאידך, יש להוציא מהגוף פחמן דו חמצני הנוצר במהלך חמצון חומרים, שכן הצטברות כמות משמעותית ממנו מסכנת חיים. ספיגת החמצן מהאוויר ושחרור פחמן דו חמצני מתרחשים דרך מערכת הנשימה.

המשמעות הביולוגית של הנשימה היא:

• לספק לגוף חמצן;
• הסרת פחמן דו חמצני מהגוף;
• חמצון של תרכובות אורגניות של BZHU עם שחרור אנרגיה, הכרחי לאדםלנצח;
• הסרה של תוצרי קצה מטבוליים ( אדי מים, אמוניה, מימן גופרתי וכו'.).

אוויר נקרא תערובת גזים טבעיים- חנקן, חמצן, ארגון, פחמן דו חמצני, מים ומימן. זהו מקור האנרגיה העיקרי עבור כל האורגניזמים והמפתח לצמיחה בריאה וחיים ארוכים. הודות לאוויר, תהליך חילוף החומרים וההתפתחות מתרחש באורגניזמים.

אוויר בחיי הצמחים והחיות

אוויר ממלא תפקיד עצום בחיי הצומח. המרכיבים הבסיסיים הנחוצים לצמיחה וחיים של צמחים הם חמצן, פחמן דו חמצני, אדי מים ואוויר אדמה. חמצן נחוץ לנשימה, ופחמן דו חמצני נחוץ לתזונת פחמן.

חמצן חיוני לכל היצורים החיים. צמחים אינם יכולים לנבוט ללא חמצון. השורשים, העלים והגבעולים של הצמחים זקוקים לאלמנט זה.

פחמן דו חמצני חודר לצמח על ידי כניסה דרך הסטומטה שלו לסביבת העלים, תוך כניסה לתאים. ככל שריכוז הפחמן הדו-חמצני גבוה יותר, כך חיי הצמחים משתפרים.

אוויר תורם ליישום תהליכים מיקרוביולוגיים המתרחשים בקרקע. הודות לתהליכים אלו נוצרים באדמה אלמנטים הדרושים לתזונה, צמיחה וחיים של צמחים - חנקן, זרחן, אשלגן ואחרים.

לאוויר יש גם תפקיד מיוחד ביצירת רקמות מכניות בצמחי יבשה. הוא משמש כסביבתם, מגן עליהם מפני חשיפה לקרניים אולטרה סגולות.

תנועת אוויר חשובה לצמיחה נוחה של צמחים. תנועת אוויר אופקית מייבשת צמחים. והאנכי מקדם את התפשטות האצבעות, הזרעים, וגם מסדיר את המשטר התרמי באזורים שונים.

בעלי חיים, כמו צמחים, זקוקים לאוויר. גיל, מין, גודל ו פעילות גופניתקשור ישירות לכמות האוויר הנצרכת.

גוף החי רגיש מאוד לחוסר חמצן. בשל ריכוז החמצן המופחת בבעלי חיים, חלבונים, שומנים ופחמימות שנצרכו מפסיקים להתחמצן. זה מוביל להצטברות של חומרים רעילים מזיקים בגוף.

חמצן נחוץ כדי להרוות את הדם והרקמות של יצור חי. לכן, כאשר חסר מרכיב זה בבעלי חיים, הנשימה מואצת, זרימת הדם מואצת, תהליכי החמצון בגוף פוחתים, והחיה נעשית חסרת מנוחה. היעדרות ארוכהריווי חמצן גורם: עייפות שרירים, חוסר בגורם כאב, ירידה בטמפרטורת הגוף ומוות.

אוויר בחיי אדם

אוויר הוא גורם חיוני לבני אדם. הוא נישא על ידי הדם בכל הגוף, מרווה כל איבר וכל תא בגוף.

באוויר מתרחש חילופי חום גוף האדםעם הסביבה. המהות של חילוף זה הוא העברת הסעה של חום ואידוי לחות מריאות האדם.

האוויר גם מבצע תפקיד הגנה על הגוף: הוא מדלל מזהמים כימיים לריכוז בטוח. זה עוזר להפחית את הסיכון להרעלת הגוף בכימיקלים.

בעזרת הנשימה, אדם רווה את הגוף באנרגיה. אוויר אטמוספרי מורכב מיסודות רבים, אך הרכבו יכול להשתנות. הסיבה לכך היא ייצור אנושי ופעילות טכנוגנית.

במהלך הנשיפה, אדם מחזיר רבע פחות מהחמצן הנשאף ופי מאה יותר פחמן דו חמצני. אדם צריך לשאוף 13-14 מ"ק אוויר מדי יום. תכולת חמצן בגוף אדם בריאלמעשה לא משתנה. אבל אם אלמנט זה חסר, אז מתרחשות תקלות בגוף, הדופק מואץ.

פחמן דו חמצני חשוב גם לגוף, אך בכמויות מסוימות. עלייה בריכוז הגזים גורמת כְּאֵב רֹאשׁאו טינטון.

חמצן עוזר להיפטר מגוף האדם מפחמן דו חמצני, המכיל רעלים ורעלים שהצטברו. אם אדם יוצא רק לעתים רחוקות לאוויר צח, נושם בצורה רדודה, או שהאוויר מכיל ריכוז נמוך של חמצן, גוף האדם סובל מהרעלה, מה שמוביל למחלות שונות.

זיהום אטמוספירה

יש מספר עצום של חומרים המזהמים את האטמוספירה בעולם. חומרים אלו מיוצרים הן על ידי האדם והן על ידי הטבע עצמו. מקורות זיהום האוויר הם: תחנות כוח תרמיותותחנות חימום, הובלה מוטורית, מתכות לא ברזליות וברזליות, ייצור כימיואחרים.

פעילות אנושית תורמת לשחרור אפר, פיח ואבק. הם גם נכנסים לאווירה חומצות מינרליות, ממיסים אורגניים.

גם אסונות טבע משחררים חומרים שונים לאטמוספירה. במהלך התפרצויות געשיות, סופות אבק ושריפות יער משתחררים אבק, דו תחמוצת גופרית, חנקן ותחמוצות פחמן.

אומנות הנשימה היא לנשוף כמעט ללא פחמן דו חמצני ולאבד ממנו כמה שפחות. כדוגמה, התגובה של ביוסינתזה צמחית היא ספיגת פחמן דו חמצני, ניצול פחמן ושחרור חמצן, ובאותה תקופה התקיימה צמחייה עבותה מאוד על פני כדור הארץ. פחמן דו חמצני CO2 נוצר כל הזמן בתאי הגוף.

נשימה היא חילופי גזים, מצד אחד, בין הדם לסביבה החיצונית (נשימה חיצונית), מצד שני, חילופי גזים בין הדם לתאי הרקמה (נשימה פנימית או רקמה).

למה אדם צריך פחמן דו חמצני?

חמצן מעורב בחילוף החומרים. לכן, הפסקת אספקת החמצן מובילה למוות של רקמות ושל הגוף. החלק העיקרי של מערכת הנשימה של גוף האדם הוא הריאות, אשר מבצעות את תפקיד הנשימה העיקרי - חילופי חמצן ופחמן דו חמצני בין הגוף לסביבה החיצונית. החלפה זו מתאפשרת עקב שילוב של אוורור, דיפוזיה של גזים דרך הממברנה המכתשית-נימית ומחזור הדם הריאתי.

כיצד מתפשט פחמן דו חמצני באטמוספירה של כדור הארץ?

במהלך הנשימה החיצונית, חמצן מהסביבה החיצונית מועבר אל alveoli של הריאות. תהליך הנשימה החיצונית מתחיל בדרכי הנשימה העליונות, המנקות, מחממות ומרטיבות את האוויר הנשאף. אוורור הריאות תלוי בחילופי הנשימה ובקצב הנשימה. דיפוזיה של חמצן מתרחשת דרך האקינוס, יחידה מבנית של הריאה, המורכבת מסמפונות הנשימה ומככיות.

חמצן נחוץ לנשימה של אורגניזמים. המחסור בחמצן באוויר משפיע על החיים של יצורים חיים. אם כמות החמצן באוויר יורדת ל-1/3 ממנו, אזי אדם מאבד את הכרתו, ואם היא יורדת ל-1/4 ממנו, הנשימה נעצרת ומתרחש מוות.

זה מפוצץ לתוך תנורי פיצוץלהאיץ את ההתכה של מתכות. פחמן דו חמצני נוצר במהלך הבעירה (עץ, כבול, פֶּחָם, שמן). אורגניזמים, כולל בני אדם, משחררים הרבה ממנו לאוויר כשהם נושמים. להיות כבד יותר מאוויר, פחמן דו חמצני יותרממוקם בשכבות התחתונות של האטמוספירה, מצטבר בשקעים של כדור הארץ (מערות, מוקשים, גאיות).

האדם משתמש באופן נרחב בפחמן דו חמצני להפחמת פירות ומים מינרליים בעת ביקבוקם. פחמן דו חמצני, כמו חמצן, תחת דחיסה חזקה וטמפרטורה נמוכה הופך ממצב גזי למצב נוזלי ומוצק. פחמן דו חמצני בצורה מוצקה נקרא קרח יבש. הוא משמש במקררים לשימור גלידה, בשר ומוצרים אחרים.

פחמן דו חמצני אינו תומך בעירה והוא כבד יותר מאוויר, ולכן הוא משמש לכיבוי שריפות. מדוע אנשים ויצורים חיים אחרים אינם יכולים לחיות ללא חמצן? למה תמיד יש חמצן באוויר? כיצד מייצרים חמצן נוזלי והיכן משתמשים בו?

מאיפה מגיעות הבועות (פחמן דו חמצני) בסודה?

אוויר הוא תערובת של גזים טבעיים - חנקן, חמצן, ארגון, פחמן דו חמצני, מים ומימן. זהו מקור האנרגיה העיקרי עבור כל האורגניזמים והמפתח לצמיחה בריאה וחיים ארוכים. הודות לאוויר, תהליך חילוף החומרים וההתפתחות מתרחש באורגניזמים. המרכיבים הבסיסיים הנחוצים לצמיחה וחיים של צמחים הם חמצן, פחמן דו חמצני, אדי מים ואוויר אדמה. חמצן נחוץ לנשימה, ופחמן דו חמצני נחוץ לתזונת פחמן.

השורשים, העלים והגבעולים של הצמחים זקוקים לאלמנט זה. פחמן דו חמצני חודר לצמח על ידי כניסה דרך הסטומטה שלו לסביבת העלים, תוך כניסה לתאים. ככל שריכוז הפחמן הדו-חמצני גבוה יותר, כך חיי הצמחים משתפרים. לאוויר יש גם תפקיד מיוחד ביצירת רקמות מכניות בצמחי יבשה.

גיל, מין, גודל ופעילות גופנית קשורים ישירות לכמות האוויר הנצרכת. גוף החי רגיש מאוד לחוסר חמצן. זה מוביל להצטברות של חומרים רעילים מזיקים בגוף. חמצן נחוץ כדי להרוות את הדם והרקמות של יצור חי. לכן, כאשר חסר מרכיב זה בבעלי חיים, הנשימה מואצת, זרימת הדם מואצת, תהליכי החמצון בגוף פוחתים, והחיה נעשית חסרת מנוחה.

פחמן דו חמצני אינו אשם בהתחממות הגלובלית

אוויר הוא גורם חיוני לבני אדם. הוא נישא על ידי הדם בכל הגוף, מרווה כל איבר וכל תא בגוף. באוויר מתרחש חילופי חום בין גוף האדם לסביבה. המהות של חילוף זה הוא העברת הסעה של חום ואידוי לחות מריאות האדם. בעזרת הנשימה, אדם רווה את הגוף באנרגיה. הסיבה לכך היא ייצור אנושי ופעילות טכנוגנית.

מבוגר שנמצא במנוחה עושה ממוצע של 14 תנועות נשימהלדקה, לעומת זאת, קצב הנשימה יכול לעבור תנודות משמעותיות (מ-10 עד 18 לדקה). מבוגר נושם 15-17 נשימות לדקה, ותינוק שזה עתה נולד נושם נשימה אחת בשנייה. נשיפה רגועה נורמלית מתרחשת בעיקר באופן פסיבי, בעוד שהנשיפה הפנימית שרירי צלעיוכמה שרירי בטן.

ישנן דרכי נשימה עליונות ותחתונות. המעבר הסמלי של דרכי הנשימה העליונות לתחתונות מתרחש בהצטלבות מערכת העיכול והנשימה בחלק העליון של הגרון. שאיפה ונשיפה מתבצעות על ידי שינוי גדלים חזהשימוש בשרירי הנשימה. במהלך נשימה אחת (במנוחה), חודרים לריאות 400-500 מ"ל אוויר. נפח האוויר הזה נקרא נפח גאות ושפל(לפני). אותה כמות אוויר נכנסת לאטמוספירה מהריאות במהלך נשיפה שקטה.

לאחר נשיפה מרבית, נותרו כ-1,500 מ"ל של אוויר בריאות, הנקרא נפח ריאות שיורי. נשימה היא אחת התפקודים הבודדים של הגוף שניתן לשלוט בהם באופן מודע ולא מודע. סוגי נשימות: עמוקות ושטחיות, תכופות ונדירות, עליון, אמצעי (חזה) ותחתון (בטן).

הריאות (בלטינית pulmo, יוונית עתיקה πνεύμων) ממוקמות בחלל החזה, מוקפות בעצמות ושרירי החזה. חוץ מזה, מערכת נשימהמשתתף בפונקציות חשובות כמו ויסות חום, היווצרות קול, ריח והלחת אוויר נשאף.

כאשר טמפרטורת הסביבה יורדת, חילופי הגזים בבעלי חיים בעלי דם חם (במיוחד קטנים) גובר כתוצאה מייצור חום מוגבר. בבני אדם, כאשר עובדים בעוצמה בינונית, הוא עולה לאחר 3-6 דקות. לאחר תחילתו הוא מגיע לרמה מסוימת ולאחר מכן נשאר ברמה זו לאורך כל תקופת העבודה. מחקרים על שינויים בחילופי גז תחת תקן עבודה פיזיתמשמש בפיזיולוגיה תעסוקתית וספורטיבית, במרפאה להערכה מצב תפקודימערכות המעורבות בחילופי גז.

אילו שימושים יש לחמצן בתעשייה? התברר שפחמן דו חמצני, במידה מסוימת, מקדם ספיגה מלאה יותר של חמצן בגוף. פחמן דו חמצני מעורב גם בביוסינתזה של חלבון מן החי, וכמה מדענים רואים בכך סיבה אפשריתקיומם של בעלי חיים וצמחים ענקיים לפני מיליוני שנים רבות.