Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ БИОСФЕРЫ И ЛИТОСФЕРЫ (МОНОГРАФИЯ)

Романов А.М. 1
1 ТОО «Научно-производственный центр «Разведка добыча переработка полезных ископаемых»

Биологические организмы находятся преимущественно на границах раздела гидросферы, литосферы и атмосферы. Они используют энергию перехода веществ между газовой, жидкой и твердой фазами.

Энергия перехода преобразует и структурирует неорганические вещества Результатом ряда последовательных и структурных преобразований могут являться биологические организмы.

Выполнено критическое рассмотрение существующих представлений взаимодействия клеток и окружающей среды:

1. Обычно предполагается, что во внеклеточном растворе число катионов (общий положительный заряд) существенно превышает число анионов (общий отрицательный заряд). Это противоречит закону электронейтральности – в ионопроводящих средах сумма зарядов катионов и анионов всегда равна нулю.

2. Предполагается, что мембранная проницаемость определяется радиусами ионов. Фактически, с вероятностью 95 % эта связь незначима.

3. Основная роль в перераспределении ионов одного знака между клеткой и межклеточным пространством отведена молекулам АТФ. Одна и та же молекула обеспечивает энергией закачку ионов калия в клетку и вывод ионов натрия из клетки в межклеточное пространство. Физическое обоснование подобной избирательности в отношении ионов элементов, близких по физическим и химическим характеристикам – отсутствует.

4. Использование существующих представлений термодинамики для описания процессов жизнедеятельности – недостаточно корректно. Причина: клетки являются термодинамически неравновесными образованиями (реагенты и вновь поступающие вещества смещаются относительно места реакции).

5. Априорно полагается, что воротной механизм белковых каналов селективно пропускает в клетку только один вид ионов простых веществ. Вполне естественными являются вопросы: за счет чего в каналах клетки осуществляется открывание-закрывание клапана? Что ими управляет? Как можно представить селективность воздействия воротного механизма на ионы простых элементов если размеры белковых молекул на 3-4 порядка превышают размеры простых ионов?

6. Интерпретация опыта Уссинга по транспорту веществ через мембрану (кожу лягушки) не отвечает элементарным физическим понятиям. И т.д.

Отсюда неизбежны выводы:

– некоторые представления о взаимодействии клетки и межклеточного пространства в ряде случаев априорны, противоречивы и недостаточно обоснованы с позиций физики и химии. Логика объяснения клеточных процессов нарушена;

– указанные представления являются основополагающими при объяснении жизнедеятельности организмов. Это искажает существующие в настоящее время представления о биофизических процессах;

– необходима модификация существующих представлений.

Устранение противоречий основано на новом физико-химическом представлении.

Вещественный состав окружающей среды оказывает определяющее воздействие на преобразованные и структурированные объекты, в т.ч. и биологические организмы. Основание: организмы в процессе жизнедеятельности поглощают вещества из окружающей среды, извлекают из них энергию, а также используют для своего роста.

Изменение вещественного состава участков развития биосферы неизбежно приводит к изменению ее организмов. В настоящее время накопление радиоактивных и токсичных веществ (отходов промышленности и военно-промышленного комплекса) происходит на границах раздела литосфера-атмосфера (поверхность земли) и литосфера-гидросфера (дно рек, озер, болот, морей и океанов). Накопление опережает переход отходов в состояние безопасное для биосферы. Особую опасность представляют локальные концентрирования токсичных и радиоактивных веществ в окружающей среде, а также в живых организмах. Основание: уровни локальных концентраций могут на несколько порядков превышать средние фоновые значения и оказывать негативное воздействие на живые организмы.

Определены причины формирования локальных концентраций вредных веществ в окружающей среде и в живых организмах. База – новое физико-химическое представление перераспределения веществ, единое для живых организмов и окружающей среды.

В настоящее время представление взаимодействия геосферы и биосферы ограничено регистрацией избыточных концентраций вредных веществ в геологической среде, а также регистрацией и прогнозированием негативного воздействия избыточных концентраций вредных веществ на жизнедеятельность организмов. При этом явно недостаточное внимание уделяется непосредственно процессам перераспределения веществ в геологической среде и организмах. Только при учете этих процессов возможно логически обоснованное представление взаимодействия организмов и среды обитания. Именно установление закономерностей взаимодействия между живыми организмами и окружающей средой является основой экологии, как науки.

Проведено сопоставление модели взаимодействия растворов с твердой фазой в окружающей (геологической) среде и физико-химической модели клеток. Установлено сходство природы формирования особенностей, одинаково проявляющихся в окружающей среде и клетках. Одинаковость природы особенностей обусловлена действием естественных электрических полей возникающих при движении полярных жидкостей (воды и водных растворов) относительно твердой фазы (горных пород и биологических тканей).

На основе сведений о модели взаимодействия растворов с твердой фазой в окружающей (геологической) среды установлены дополнительные физико-химические особенности преобразованных и структурированных объектов. Установлено, что эти особенности также проявлены в сложных биологических организмах и непротиворечиво дополняют их физико-химическую модель.

В процессе работы:

– установлено влияние электрического поля потенциалов течения на перераспределение химических компонентов геологической среды, а также клеточного и межклеточного пространства;

– сформулирована новая модель двойного электрического слоя, не противоречащая закону электронейтральности;

– на базе представления о структурировании воды под действием наложенного электрического поля непротиворечиво объяснены особенности твердофазных образований – формирование структуры клеточной мембраны соответствующей структуре воды в межэлектродном пространстве;

– объяснена приуроченность перехода веществ из твердой фазы и обратно к зонам резкого изменения поперечного сечения каналов фильтрации (зависимость реакций межфазного перехода ионов от структурных особенностей среды);

– на основе физико-химической модели непротиворечиво объяснены особенности распределения веществ и рН в организмах.


Библиографическая ссылка

Романов А.М. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ БИОСФЕРЫ И ЛИТОСФЕРЫ (МОНОГРАФИЯ) // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2013. – № 11-1. – С. 135-136;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=4383 (дата обращения: 19.09.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074