Физическая и коллоидная химия. Основные термины и определения. Учебное пособие - Сергей Белопухов

Биогенез. Теория происхождения жизни на Земле, отрицающая возможность возникновения живых существ из неорганических соединений.

Биогенные элементы. Химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и выполняющие определенные биологические функции. Важнейшие биогенные элементы – О (составляет около 70 % массы организмов), С (18 %), Н (10 %), N, В, S, Са, К, Na, Сl. Биогенные элементы, необходимые организмам в ничтожных количествах, называются микроэлементами. Биогенные элементы участвуют в миграционных потоках между различными структурными составляющими в биогеоценозе и биогеокруговоротах. Содержание биогенных элементов в растениях зависит от вида, фазы вегетации, органа растений, почвенных и других условий среды. Известны растения – концентраторы биогенных элементов: бобовые – концентраторы Са, Мо; злаки – Si; береза – Мn и т. д. В районах распространения известняков растения содержат больше Са, в приморских районах – I, на рудных месторождениях – Сu, Zn, Pb и других элементов. Участвуют в биопроцессах около 70 элементов. Среднее содержание макроэлементов в организмах более 200 мг/кг живой массы, микроэлементов Zn, Аs, Мn, В, F, V, Br, Mo, Se и др. – от 0,1 до 1 мг/кг живой массы.

Биогеохимические провинции. Территории на поверхности Земли, различающиеся по содержанию в почвах и водах химических соединений, с которыми связаны проявления биологических реакций со стороны местной флоры и фауны. Биогеохимические провинции выделены по 30 элементам в связи с особенностями состава почвообразующих пород, наличием рудных месторождений, развитием элювиальных и аккумулятивных процессов, с региональными и локальными загрязнениями, обусловленными выбросами промышленных предприятий, накоплением остаточных количеств различных компонентов удобрений, пестицидов и другими причинами. Биогеохимические провинции бывают зональные и интразональные. Биогеохимическое районирование позволяет контролировать и осуществлять мероприятия по охране окружающей среды.

Биогеохимические циклы (биогеохимические круговороты). Обмен вещества и энергии между различными компонентами биосферы, обусловленный жизнедеятельностью организмов и носящий циклический характер. Биогеохимические циклы бывают планетарные и региональные; они привели к созданию устойчивого фона, характерного для той или иной местности. Этот фон специфичен для определенных регионов, в пределах которых по недостатку или избытку химических элементов выделяются геохимические аномалии – биогеохимические провинции. Биогеохимические циклы обеспечивают формирование биомассы культурных растений и гумусовых горизонтов почв.

Биогеохимический круговорот. Совокупность действия биогенных и абиогенных процессов, сложившихся в период появления биосферы и круговоротов.

Биодеградация. 1) Изменение структуры (качества) материалов или объектов под влиянием биологических факторов (обычно потеря полезных свойств). 2) Процесс разложения материалов на более простые, обычно химические, составляющие под действием живых организмов (например, минерализация органических отходов). 3) Экологический термин, означает обезвреживание отходов и ксенобиотиков применительно к охране окружающей среды.

Биоиммуносорбентный анализ. Анализ с использованием биологически активного лиганда на твердой фазе.

Биоиндикаторы (от греч. bios и лат. indico – указываю, определяю). Организмы или сообщества организмов, присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. Многие организмы весьма чувствительны и избирательны по отношению к различным факторам среды обитания (химическому составу почвы, вод, атмосферы, климатическим и погодным условиям, присутствию других организмов и т. п.) и могут существовать только в определенных, часто узких границах изменения этих факторов. Например, скопление морских рыбоядных птиц свидетельствует о подходе косяков рыб. Специфические организмы планктона и бентоса указывают на происхождение водных масс и течений, характеризуют определенные параметры среды обитания (соленость, температура и т. п.). Лишайники и некоторые хвойные деревья являются биоиндикаторами чистоты воздуха. Растения-биоиндикаторы могут служить показателями кислотности, засоленности почв. Ряд почвенных микроорганизмов и индикаторные растения служат биоиндикаторами при поиске различных полезных ископаемых. По комплексам почвенных животных можно определять типы почв и их изменение под влиянием хозяйственной деятельности человека. Локальные внутривидовые группировки у многих животных, например у рыб, характеризуются в зависимости от района обитания различными комплексами паразитов-индикаторов. При помощи биоиндикаторов устанавливают содержание в субстрате витаминов, антибиотиков, гормонов и других биологически активных веществ, а также определяют интенсивность различных химических (рН, содержание солей и др.) и физических (радиоактивность и др.) факторов среды. Важный аспект применения биоиндикаторов – оценка с их помощью степени загрязнения окружающей среды, постоянный контроль (мониторинг) ее качества и изменений. Обычно растения-биоиндикаторы используются для оценки загрязнения воздуха, а животные-биоиндикаторы – воды. Разработаны различные методы биоиндикации – фитологическое картирование (картирование числа видов и степени проективного покрытия и сравнение с эталоном), экспозиция в загрязненной среде растений-биоиндикаторов, выращенных в нормальных условиях, анализ видимых повреждений организмов, содержание загрязняющих веществ в организмах в случае биоаккумуляции. Обычно биоиндикаторы используются при крупномасштабных исследованиях загрязнений окружающей среды.

Биоинформатика. Новое направление исследований, использующее математические и алгоритмические методы для решения молекулярно-биологических задач.

Биокатализаторы. Вещества, присутствие которых ускоряет (положительный катализ) или тормозит (отрицательный катализ) свойственные живой материи химические процессы. Пример биокатализаторов – ферменты.

Биолиты (от греч. bios – жизнь и lithos – камень). Горные породы или минералы, имеющие биогенное происхождение, т. е. состоящие из остатков животных и растений, а также продуктов их жизнедеятельности.

Биологические мембраны. Активные молекулярные комплексы, разделяющие внутриклеточные органоиды и клетки. Биологические мембраны всегда находятся на границе двух сред, имеющих различные свойства. Основными компонентами биологических мембран являются липиды, белки и гетерогенные молекулы (гликопротеиды, гликолипиды и др.). Основные функции биологических мембран – барьерная, транспортная, регуляторная, каталитическая. Одно из важнейших свойств биологических мембран – избирательная проницаемость, что является основой для создания ионных, химических и электрических градиентов.

Биологический круговорот. Малый круговорот вещества и энергии – обмен веществ и энергии между растениями и почвами, совершающийся обычно в пределах одного биогеоценоза. Включает круговороты различных элементов, усваиваемых растениями из почвы: или из воздуха. Наибольшее значение имеет биологический круговорот углерода, азота и ряда других веществ. Биологический круговорот: для еловых насаждений – кальциево-азотный; для широколиственных лесов – азотно-кальциевый; для злаковых лугов – азотно-калиевый; для галофитной растительности – хлоридно-натриевый (см. Круговорот биологический). Бесчисленные биологические круговороты, накладываясь друг на друга, образуют большой круговорот – обмен вещества и энергии между сушей и океаном.

Биомасса. Суммарная масса всех веществ животного и растительного происхождения в составе как живых, так и неживых организмов, оцениваемая с точки зрения запаса питательных веществ и энергии. Выражается на единицу поверхности суши (обычно на 1 м2) или объема места обитания (1 м3 воды); чаще всего выражают в массе сырого или сухого вещества (г/м2, кг/га, г/м3 и т. д.). Биомасса растений называется фитомассой, биомасса животных – зоомассой. Общая биомасса живых организмов биосферы оценивается в от 1,8 × 1012 т до 2,4 × 1012 т сухого вещества. По другим оценкам биомасса всех живых организмов Земли составляет от 1,8 × 1018 до 3 × 1018 т, причем около 90 % приходится на биомассу наземных растений. К биомассе относят все живые, а иногда и мертвые части организмов; они прекращают быть биомассой, становясь лесной подстилкой, гумусом, торфом. Исследования биомассы позволяют оценивать продуктивность участков суши или акватории и т. д. Величина биомассы зависит от видового состава организмов, от условий их обитания и сезона года.