Kiseonik je nužno dio žive materije. Malo je vjerojatno da ga u živim sustavima može zamijeniti neki drugi element.

Ali osim kemijski vezanog kisika, ogromnoj većini organizama potreban je i slobodni molekularni kisik za disanje.

Činjenica da se kiseonik koristi u disanju, a ne drugi plinovi, objašnjava se njegovim svojstvima: kiseonik lako ulazi u kemijske spojeve s mnogim tvarima, a te reakcije praćene su oslobađanjem toplinske energije. Na primjer, svjetleće životinje i bakterije također emituju svjetlosnu energiju. Ne postoji nijedna druga supstanca koja bi reakcijom sa supstancama tijela osigurala oslobađanje tako velikih količina energije.

Kiseonik u atmosferi posebno je potreban višim životinjama. Ptice i kopneni sisari ne mogu bez nje živjeti ni nekoliko minuta. Vodeni sisari, prilagođeni da dugo ostanu pod vodom (od 15 minuta do 1 sata i 45 minuta), zapravo ga koriste ne manje jer stvaraju opskrbu vazduhom u plućima.

Dakle, na planetama, čija je atmosfera lišena ili sadrži malo kiseonika, teško da mogu postojati bića slična životinjama na Zemlji. Međutim, nemojmo prejudicirati pitanje i provjeriti može li život uopće postojati bez atmosferskog kisika ili s njegovom beznačajnom količinom.

Prema brojnim naučnicima, kisik u Zemljinoj atmosferi pojavio se kao rezultat vitalne aktivnosti zelenih biljaka. Očigledno, kada je život na našoj planeti tek nastajao, u njegovoj atmosferi nije bilo kiseonika. Prvim organizmima, iz kojih su biljke kasnije nastale, nije bio potreban slobodan kisik, bili su anaerobni. Primarne zelene biljke, očigledno, takođe još nisu imale funkciju disanja. Ovaj proces je nastao tek u sljedećoj fazi evolucije.

Među modernim organizmima ima i mnogo anaerobnih organizama. To su neke bakterije, kvasac. Oni ne udišu kiseonik, ali energiju dobijaju oksidacijom različitih supstanci. Ovo je "disanje bez kisika" ili fermentacija. Postoje vrste mikroba za koje je kiseonik otrovan i uzrokuje smrt; postoje oni koji mogu živjeti bez kisika, ali kad je, koriste ga za disanje, što ide zajedno s fermentacijom.

U zelenih biljaka i nižih životinja odnos prema kisiku je takođe izuzetno raznolik. Sve zelene biljke dišu, ali kolebanja u količini kiseonika u okolini nemaju primjetan utjecaj na brzinu disanja. Tek kada se njegov sadržaj u atmosferi smanji na 2-1% (10-20 puta manje od norme), stopa disanja većine biljnih vrsta opada. U isto vrijeme započinje anaerobni metabolizam, zbog čega biljka može neko vrijeme živjeti i u potpunom odsustvu kisika.

Potreba za kisikom u vodenim biljkama je još niža, jer voda obično sadrži znatno manje kisika od atmosfere. U vodi nekih rezervoara kisika je 2000 puta manje nego u zraku.

Konačno, neka nova istraživanja pokazuju da je sastav plinskog okruženja u unutrašnjim tkivima biljke često lišen čak i sličnosti sa uobičajenim sastavom zraka. Ovdje je disanje blisko anaerobnom. Među životinjama, mnogim protozoama i višećelijskim beskičmenjacima također žive i razmnožavaju se s beznačajnom količinom kisika, čak i u njegovom potpunom odsustvu. Deseci vrsta i trepetljika, ameba i bičeva, živeći u gotovo bez kisika, mulju, u kanalizaciji, u stajaćoj vodi jezera, stalno su u anaerobnim uvjetima .Većina njih može živjeti u prisustvu kisika, ali iz okoline bogate kiseonikom istiskuje druge organizme.

Uz beznačajno ili čak potpuno odsustvo kisika, neki okrugli crvi, rakovi (na primjer, copepodi) i lamelarni mekušci mogu živjeti u okolišu. Čak i među insektima postoje vodeni oblici koji žive s nedostatkom ili bez kisika u voda To su, na primjer, ličinke jedne vrste kornjaša (Donacia), hironomski komarac (Chironomus thummi) i drugi. Razvoj ličinki hironomusa može doseći izlijevanje u vodi koja sadrži 0,3 mg kiseonika po litri, tj. 1000 puta manje nego u običnom zraku

Svi viši kralježnjaci trebaju kisik za disanje, ali čak i u njima pojedine ćelije tijela mogu privremeno preći na anaerobni metabolizam, a stanicama nekih tkiva uglavnom je potrebna mala količina kisika. U osnovi, samo ćelije središnjeg živčanog sustava kralježnjaci su vrlo osjetljivi na nedostatak kisika.

Potreba za kisikom kod ljudi i viših životinja takođe varira u zavisnosti od adaptacije na određeno okruženje.

Ovce, navikle na planinske uslove, osjećaju se dobro na nadmorskoj visini od 4000 m, gdje je kiseonika za 35-40% manje nego na morskoj razini.

Oko 6000 m nadmorske visine leži najviša granica života većine životinja. Na tako velikoj nadmorskoj visini postoji samo nekoliko vrsta mišjih glodavaca i ptica grabljivica. Ali malo je vjerojatno da samo razrijeđena atmosfera i nedostatak kisika još više ometaju njihov život. Naravno, niske temperature i vječni led, nedostatak tla i biljne hrane, jak vjetar itd. Koče razvoj života ovdje.

Kod osobe prilagođene životu na ravnici, pad pritiska i količina kiseonika uzrokuje teške poremećaje - planinsku bolest. Međutim, nakon posebnog treninga, osoba se može podići i neko vrijeme zadržati na nadmorskoj visini od 7000-8000 m. Na visinama Tibeta i u Andama (na nadmorskoj visini od 5300 m) postoje stalna ljudska naselja, što pokazuje da osoba se može prilagoditi polovici sadržaja kiseonika u atmosferi u odnosu na onaj na nivou mora.

Kod ovih ljudi sva tjelesna tkiva energičnije apsorbiraju kiseonik, povećavaju se njihov sadržaj hemoglobina i kapacitet kisika u krvi.

U eksperimentima sa životinjama utvrđeno je da se tokom aklimatizacije u planinskim uvjetima u tijelu odvija energetska "borba" za isporuku kiseonika u tkiva. Stanice počinju potpunije koristiti kiseonik zbog povećanja aktivnosti oksidativnih enzima.Pored toga, tkiva postaju otpornija na nedostatak kisika i čak mogu preći na anaerobno disanje.

U laboratoriju su provedene studije na insektima, pokazalo se da kod vrsta insekata koji žive na razini mora, gdje je pritisak oko 760 mm Hg, rad srca zaustavlja se pod pritiskom od 25-20 mm Hg. Oni mogu još uvijek žive ako je kisika 30 puta manje nego u atmosferi Ali vrste koje nastanjuju planine na nadmorskoj visini od 1000 m su mnogo stabilnije. Pulsiranje srca kod njih je i dalje primijećeno pod pritiskom od 15 mm Hg. nadmorske visine (3200 m), srce se zaustavilo samo pod pritiskom od 5 mm Hg, tj. sa tako rijetkom atmosferom, koja postoji približno na nadmorskoj visini od 100-200 km od Zemlje.

Dakle, mogućnosti života s nedostatkom kisika u kopnenim organizmima su prilično velike. Ali istovremeno, aktivnost većine njih naglo opada. Ne prelazeći ispred sebe i ne upuštajući se u raspravu o pitanju života izvan Zemlje, ipak ističemo da, na primjer, na Marsu, potreba organizama za kisikom, s istom energijom vitalne aktivnosti, može biti manja nego na Zemlji. Činjenica je da je zbog manje veličine i manje gustine Marsa sila gravitacije iz njega gotovo 3 puta manja nego na Zemlji, a mnogo je manje energije potrebno za rad organa, dobivenih disanjem. Pored toga, na niskoj temperaturi okoline, tkiva i ćelije su zasićene kiseonikom sa manjom količinom u okolini.

Konačno, poznato je da su ćelije organizama sposobne akumulirati i koristiti elemente koji se nalaze u prirodi u izuzetno malim količinama u raspršenom stanju. Stoga neće biti iznenađujuće ako, uz malu količinu kisika u okolišu, organizmi razviju različite prilagodbe za hvatanje kisika.

To znači da ako na planeti ima toliko malo kisika koji je na raspolaganju našoj studiji da ga se sa Zemlje ne može otkriti spektralnom analizom, to nije razlog za poricanje mogućnosti života na njima. Naravno, mala količina kisika postavlja granice postojanja životinja poput naših kičmenjaka, sa svojim visokim energetskim nivoom metabolizma i jačom nervnom aktivnošću. Ali mogu postojati organizmi drugačije strukture.

Sud o tome kakav može biti život s malom količinom kisika ne treba previše pojednostaviti. Ako je bilo moguće utvrditi da je u prethodnim epohama u atmosferi Marsa bilo više kisika biogenog porijekla nego što je to sada slučaj, tada bi trebalo pretpostaviti da je život na Marsu postao siromašniji, ali moglo bi nastati nekoliko visoko specijaliziranih oblika.

Ako nađete grešku, odaberite dio teksta i pritisnite Ctrl + Enter.

1. Svi listovi imaju žile. Od kojih su struktura formirani? Koja je njihova uloga u transportu supstanci kroz biljku?

Vene su formirane vaskularno-vlaknastim snopovima koji prožimaju cijelu biljku, povezujući njene dijelove - izdanke, korijenje, cvijeće i plodove. Zasnivaju se na provodnim tkivima koja vrše aktivno kretanje supstanci i mehaničkim. Voda i u njoj rastvorene mineralne supstance kreću se u biljci od korijena do nadzemnih dijelova duž žila od drveta, a organske tvari se kreću duž sitovih cijevi lišća od lišća do drugih dijelova biljke.

Uz provodno tkivo, vena uključuje i mehaničko tkivo: vlakna koja daju ploči ploču čvrstoću i elastičnost.

2. Koja je uloga krvožilnog sistema?

Krv prenosi hranjive sastojke i kiseonik kroz tijelo, izvodi ugljični dioksid i druge proizvode raspadanja. Dakle, krv ima respiratornu funkciju. Bijele krvne ćelije vrše zaštitnu funkciju: uništavaju patogene koji su ušli u tijelo.

3. Od čega se sastoji krv?

Krv se sastoji od bezbojne tečnosti - plazme i krvnih zrnaca. Razlikujte crvene i bijele krvne stanice. Crvene krvne ćelije daju krvi crvenu boju, jer sadrže posebnu supstancu - pigment hemoglobin.

4. Predložite jednostavne dijagrame zatvorenog i otvorenog krvožilnog sistema. Ukažite na njih srce, krvne sudove i tjelesnu šupljinu.

Dijagram otvorenog krvožilnog sistema

5. Ponudite iskustvo dokazivanja kretanja supstanci kroz tijelo.

Dokažimo da se supstance kreću tijelom na primjeru biljke. Stavili smo u vodu, zatamnjenu crvenom tintom, mladi izdanak drveta. Nakon 2-4 dana izvući ćemo izdanak iz vode, isprati tintu s njega i odsjeći komad donjeg dijela. Prvo razmotrimo presjek izdanka. Rez pokazuje da je drvo obojeno u crveno.

Zatim smo presekli ostatak snimanja. Crvene pruge pojavile su se na mjestima zamrljanih posuda koje su dio drveta.

6. Vrtlari razmnožavaju neke biljke odrezanim grančicama. Sadje grančice u zemlju i prekriva teglom dok se korenje ne završi. Objasnite značenje limenke.

Zbog isparavanja ispod limenke stvara se visoka konstantna vlažnost. Zbog toga biljka isparava manje vlage i neće uvenuti.

7. Zašto rezano cvijeće uvene prije ili kasnije? Kako možete spriječiti njihovo rano uvenuće? Napravite dijagram transporta supstanci u rezanom cvijeću.

Rezano cvijeće nije punopravna biljka, jer je uklonilo sistem kopitara, koji je omogućio adekvatnu (od prirode zamišljenu) apsorpciju vode i minerala, kao i dio lišća koji je osigurao fotosintezu.

Cvijet vene uglavnom zato što posječenoj biljci ili cvijetu nedostaje vlage zbog povećanog isparavanja. Počinje od trenutka rezanja, a posebno kada su cvijet i lišće duže vrijeme bez vode, imaju veliku površinu isparavanja (sječena jorgovan, rezana hortenzija). Mnogo rezanog stakleničkog cvijeća teško podnosi razliku u temperaturi i vlažnosti mjesta na kojem je uzgajano, suhoću i toplinu dnevnih soba.

Ali cvijet može izblijedjeti ili ostariti, ovaj je proces prirodan i nepovratan.

Da bi se izbjeglo uvenuće i produžio vijek trajanja cvijeća, buket cvijeća treba biti u posebnom pakiranju koje služi za zaštitu od gužvanja, prodora sunčeve svjetlosti i toplih ruku. Na ulici je poželjno nositi buket s cvijećem prema dolje (vlaga će uvijek teći direktno u pupoljke tijekom prijenosa cvijeća).

Jedan od glavnih razloga za uvenuće cvijeća u vazi je smanjenje sadržaja šećera u tkivima i dehidracija biljke. To se najčešće događa zbog začepljenja krvnih žila mjehurićima zraka. Da bi se to izbjeglo, kraj stabljike uroni se u vodu i napravi se kosi rez oštrim nožem ili prunerom. Nakon toga, cvijet se više ne uklanja iz vode. Ako se pojavi takva potreba, operacija se opet ponavlja.

Prije stavljanja rezanog cvijeća u vodu uklonite sve donje lišće sa stabljika, a s ruža - također i trnje. To će smanjiti isparavanje vlage i spriječiti širenje bakterija u vodi.

8. Koja je uloga korijenskih dlačica? Šta je korijenski pritisak?

Voda u biljku ulazi kroz korijenove dlake. Prekriveni sluzi, u bliskom kontaktu sa zemljom, uvlače vodu s rastvorenim mineralima.

Pritisak korijena je sila koja uzrokuje jednosmjerno kretanje vode od korijena do izdanaka.

9. Koji je značaj isparavanja vode iz lišća?

Kad uđe u lišće, voda isparava s površine ćelija i u obliku pare kroz stomate ispušta se u atmosferu. Ovaj postupak osigurava kontinuirani protok vode kroz biljku prema gore: odustavši od vode, stanice lisne pulpe, poput pumpe, počinju je intenzivno apsorbirati iz okolnih posuda, gdje voda teče duž stabljike iz korijena.

10. U proljeće je vrtlar otkrio dva oštećena stabla. Kod jednog miša kora je bila djelomično oštećena, kod drugog su zečevi prstenje izgrizli. Koje drvo može umrijeti?

Stablo u kojem su zečevi prstenom oglodali deblo može umrijeti. Kao rezultat toga, uništit će se unutarnji sloj kore, koji se naziva bast. Duž nje se kreću otopine organskih supstanci. Bez njihovog priliva ćelije ispod oštećenja će umrijeti.

Između kore i drveta nalazi se kambij. U proljeće i ljeto, kambij se snažno dijeli, a kao rezultat toga, nove matične stanice se talože prema kori, a nove ćelije drveta prema drvetu. Stoga će život stabla ovisiti o tome je li kambij oštećen.

Osporena je široko rasprostranjena hipoteza o porijeklu životinja. Najstariji od njih nisu trebali čekati da se okeani zasite kiseonikom.

Uobičajena je pretpostavka da je evoluciju životinja sputavao nedostatak kisika u vodi. Međutim, današnje spužve, koje su vrlo blizu prvim životinjama na planeti, osjećaju se sjajno u gotovo potpunom odsustvu kisika.

Očigledno su najprimitivnije životinje i dalje živjele u vodi koja je gotovo bila lišena ovog dragocjenog elementa. Drugim riječima, život je nastao prvo, što je stvorilo današnji okeanirani okeani, a ne obrnuto.

Daniel Mills sa Univerziteta u Južnoj Danskoj i njegove kolege uklonili su nekoliko morskih spužvi Halichondria panicea iz oksigeniranih voda danskog fjorda i smjestili ih u akvarij, odakle su postepeno ispumpavali kiseonik. Čak i kada je nivo kiseonika pao 200 puta u odnosu na atmosferski, spužve su izdržale deset dana koje su naučnici pustili. Ako moderne spužve mogu živjeti s toliko kisika, onda bi i prve životinje mogle, zašto ne?

Svi živi organizmi podijeljeni su u aerobe i anaerobe, uključujući i bakterije. Stoga u ljudskom tijelu i općenito u prirodi postoje dvije vrste bakterija - aerobne i anaerobne. Aerobi moraju primiti kisikživjeti, dok uopće nije potreban ili nije potreban... Obje vrste bakterija igraju važnu ulogu u ekosustavu, sudjelujući u razgradnji organskog otpada. Ali među anaerobima postoji mnogo vrsta koje mogu uzrokovati zdravstvene probleme kod ljudi i životinja.

Ljudi i životinje, kao i većina gljiva itd. - svi obavezni aerobi koji trebaju disati i udisati kisik da bi preživjeli.

Anaerobne bakterije se pak dijele na:

• neobavezno (uslovno) - potreban im je kiseonik za efikasniji razvoj, ali može i bez njega;
• obavezno (obavezno) - kiseonik je za njih koban i nakon nekog vremena ubija (ovisi o vrsti).

Anaerobne bakterije mogu živjeti na mjestima gdje ima malo kisika, poput ljudskih usta, crijeva. Mnogi od njih uzrokuju bolesti u dijelovima ljudskog tijela gdje ima manje kisika - grlu, ustima, crijevima, srednjem uhu, ranama (gangrena i apscesi), unutar akni itd. Pored toga, postoje i korisne vrste koje pomažu probavi.

Aerobne bakterije, u usporedbi s anaerobnim bakterijama, koriste O2 za stanično disanje. Anaerobno disanje, s druge strane, znači energetski ciklus koji je manje učinkovit za proizvodnju energije. Aerobno disanje je energija koja se oslobađa složenim procesom kada se O2 i glukoza zajedno metaboliziraju unutar mitohondrija ćelije.

Uz snažne fizičke napore, ljudsko tijelo može doživjeti izgladnjivanje kiseonikom. To pokreće prelazak na anaerobni metabolizam u skeletnim mišićima, tijekom kojeg se u mišićima stvaraju kristali mliječne kiseline, jer se ugljeni hidrati ne razgrađuju u potpunosti. Nakon toga mišići kasnije počinju boljeti (DOMS) i zacjeljuju se masiranjem područja kako bi se ubrzalo rastvaranje kristala i prirodnim ispiranjem iz krvi tokom vremena.

Anaerobne i aerobne bakterije razvijaju se i razmnožavaju tokom fermentacije - u procesu razgradnje organske materije uz pomoć enzima. U ovom slučaju aerobne bakterije koriste kisik prisutan u zraku za energetski metabolizam, u usporedbi s anaerobnim bakterijama kojima za to nije potreban kisik iz zraka.

To se može razumjeti provođenjem eksperimenta za identifikaciju vrste uzgojem aerobnih i anaerobnih bakterija u tečnoj kulturi. Aerobne bakterije skupit će se na vrhu kako bi udahnule više kisika i preživjele, dok će se anaerobne bakterije skupiti na dnu kako bi izbjegle kisik.

Gotovo sve životinje i ljudi obvezni su aerobi kojima je potreban kisik za disanje, dok su stafilokoki u ustima primjer fakultativnih anaeroba. Pojedinačne ljudske stanice su takođe fakultativni anaerobi: prelaze na fermentaciju mliječne kiseline ako kisik nije dostupan.

Kratka usporedba aerobnih i anaerobnih bakterija

1. Aerobne bakterije koriste kisik da bi ostale žive.
   Anaerobne bakterije zahtijevaju minimalno ili nikakvo prisustvo kisika u prisustvu kisika (ovisno o vrsti) i stoga izbjegavaju O2.
2. Mnoge vrste među tim i drugim vrstama bakterija igraju važnu ulogu u ekosustavu, sudjelujući u razgradnji organske tvari - one su razlagači. Ali gljive su važnije u tom pogledu.
3. Anaerobne bakterije odgovorne su za razne bolesti, od upale grla do botulizma, tetanusa i drugih.
4. Ali među anaerobnim bakterijama postoje i one korisne, na primjer, razgrađuju biljni šećer štetan za ljude u crijevima.