Живое вещество

Центральным в концепции о биосфере является понятие о живом веществе, которое В.И.Вернадский определяет как совокупность живых организмов.

Кроме растений и животных, В.И.Вернадский включает сюда и человечество, влияние которого на геохимические процессы отличается от воздействия остальных живых существ, во-первых, своей интенсивностью, увеличивающейся с ходом геологического времени; во-вторых, тем воздействием, какое деятельность людей оказывает на остальное живое вещество.

Это воздействие сказывается, прежде всего, в создании многочисленных новых видов культурных растений и домашних животных. Такие виды не существовали раньше и без помощи человека либо погибают, либо превращаются в дикие породы.

Поэтому Вернадский рассматривает геохимическую работу живого вещества в неразрывной связи животного, растительного царства и культурного человечества как работу единого целого.

Поскольку живое вещество является определяющим компонентом биосферы, постольку можно утверждать, что оно может существовать и развиваться только в рамках целостной системы биосферы. Не случайно, поэтому В.И.Вернадский считает, что живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей.

Роль живого вещества в формировании современного химического состава атмосферы, гидросферы и литосферы, а также в осуществлении крупномасштабных циклических процессов химических превращений в биосфере огромна.

Масса всей биосферы (атмосфера + гидросфера + литосфера в границах биосферы) составляет 3•109 млрд т, или 0,05% массы Земли, а объем – 10 млрд км3 , или 0,4% объема Земли. Масса живого вещества в биосфере близка к 2–3 трлн т, что соответствует 0,7–1,0 • 10-4 % массы биосферы (табл.1.1). Масса человечества, которая включается в массу живого вещества в биосфере, приближается к 0,25 млрд т.

В настоящее время по видовому составу на Земле преобладают животные (более 2,0 млн. видов) над растениями (0,5 млн). В то же время запасы фитомассы составляют 99% запасов живой биомассы Земли.

Биомасса суши в 1000 раз превышает биомассу океана (табл. 1.2). На суше биомасса и количество видов организмов в целом увеличиваются от полюсов к экватору.

Вверх и вниз от этих поверхностей концентрация живой материи уменьшается.

При оценке среднего химического состава живого вещества, по данным А. П. Виноградова (1975), В. Лархера (1978) и др., главные составные части живого вещества – это элементы, широко распространенные в природе (атмосфера, гидросфера, космос): водород, углерод, кислород, азот, фосфор и сера.

Живое вещество имеет свои определенные особенности. В первую очередь, оно характеризуется огромным количеством свободной энергии. В условиях неорганического мира к живому веществу (по объему энергии) могут быть приравнены недолговечные лавовые потоки, еще не успевшие застыть.

Отличительной чертой является и состав. Живое вещество включает в себя самостоятельные соединения (ферменты, белки и прочие). Эти химические соединения проявляют устойчивость только в благоприятных условиях. В значительной степени эта особенность характерна и для минеральных компонентов.

Живое вещество совершает произвольное движение. В. И. Вернадский, считая, что это движение в значительной степени является саморегулируемым, выделял две его особые формы.

Пассивная формируется посредством размножения и присуща и растениям, и животным. Направленное перемещение организмов (характерное в большей степени для животных, нежели для растений) создает активную форму движения.

Живое вещество отличается также стремлением заполнить собой все пространство

Характерной чертой является и большое химическое и морфологическое разнообразие. Живое вещество, в отличие от неживого, не может представлять собой только жидкую или газообразную среду. В природе существуют дисперсные тела – индивидуальные организмы, размеры которых колеблются в пределах от 20 нм до 100 метров. Они составляют живое вещество.

При этом оно не находится на планете в одном морфологически чистом виде – в форме популяций организмов, представляющих один вид – оно всегда представляет биоценозы.

Непрерывность чередования поколений обеспечивает генетическую связь современного живого вещества с тем, что существовало в прошлые эпохи. При этом характерной чертой является эволюционный процесс.

Другими словами, воспроизводство осуществляется не по принципу абсолютного копирования прошлых поколений, а путем биохимических и морфологических изменений.

Разработка современных концепций о живом веществе биосферы привела к существенному сокращению количества функций живого вещества и их объединению в новые группы.

Существует пять главных функций живого вещества. Энергетическая функция – связывание и запасание солнечной энергии в органическом веществе, и последующее рассеяние энергии при потреблении и минерализации органического вещества. Эта функция связана с питанием, дыханием, размножением и другими процессами жизнедеятельности организмов.

Данную функцию осуществляют в большей степени растения, которые обладают способностью к фотосинтезу и преобразованию солнечной энергии в разнообразные органические соединения. Более 90% энергии, поступающей в биосферу планеты, поглощается литосферой, атмосферой и гидросферой, а также принимает непосредственное участие в течении химических процессов.

Деструктивная функция включает способность к минерализации органических соединений, химическое разложение пород, отмершей органики, вовлечение минералов в круговорот движения биомассы.

Главной движущей силой деструктивных функций биосферы являются бактерии, грибы и другие микроорганизмы. Омертвелые органические соединения разлагаются до состояния веществ неорганического характера (воды, аммиака, углекислого газа, метана, сероводорода), возвращаясь в изначальный круговорот материи.

Благодаря круговороту веществ, земная кора пополняется минеральными составляющими, высвобождаемыми из литосферы. Участвуя в разложении минералов, живые организмы тем самым включают в круговорот биосферы целый комплекс важнейших химических элементов.

Концентрационная функция – избирательное накопление веществ в природе, их распределение, круговорот живого вещества. Среди наиболее активных концентраторов химических элементов особая роль отводится микроорганизмам.

Построение скелетов отдельных представителей животного мира обусловлено использованием рассеянных минеральных веществ. Яркими примерами применения концентрированных естественных элементов выступают моллюски, диатомовые и известковые водоросли, кораллы, радиолярии, кремневые губки.

Газовая функция заключается в распределении живыми организмами газообразных веществ, т.е организмы способны изменять и поддерживать определенный газовый состав среды обитания и атмосферы в целом.

Средообразующая функция. Биомасса обладает способностью к преобразованию физических и химических параметров окружающей среды для создания условий, соответствующих потребностям живых организмов.

В качестве примера можно выделить растительную среду, жизнедеятельность которой способствует повышению влажности воздуха, регуляции поверхностных стоков, обогащению атмосферы кислородом. В определенной степени средообразующая функция является результатом всех вышеупомянутых свойств живого вещества.