Биосферные функции живого вещества

Геохимическая функция живого вещества

Рассматривая живое вещество в качестве носителя энергии в биосфере, В. И. Вернадский сформулировал представление о геохимической функции живого вещества в структуре Земли. Ученый считал, что живые организмы производят на Земле непрерывную работу по переработке и изменению своего окружения. Живое вещество порождает всеобщий планетарный процесс – миграцию химических элементов.

Живые существа играют ведущую роль в геохимических процессах на Земле. Деятельность живых организмов обеспечивает круговорот веществ в природе.

Геохимическая функция живого вещества осуществляется через питание, дыхание и размножение особей всех видов живых организмов.

Процесс преобразования окружающей среды живыми организмами начинается с превращения энергии солнечных лучей в энергию химических связей органических веществ, образующихся в процессе фотосинтеза. Этот процесс усиливается на основе разнообразия пищевых взаимодействий между живыми организмами (продуцентами – консументами – редуцентами) и регулируется размножением организмов (численностью видов). Ежегодная продукция живого вещества в биосфере составляет около 232 млрд тонн сухого органического вещества. Оно постоянно преобразуется в цепях питания, поставляя вещество и энергию, необходимые для обмен» веществ всех живых организмов.

Геохимическая функция основная и единая для всех живых организмов. Она проявляется в совокупности частных функций живого вещества, таких, как концентрационная, газовая, транспортная и др.

Концентрационная функция

Концентрационная функция живого вещества заключается в избирательном поглощении организмами из окружающей среды определенных химических элементов. Живые организмы поглощают преимущественно те химические элементы, соединения, которые встречаются во всех организмах. К ним относятся водород, углерод, азот, кислород, натрий, магний, кремний, фосфор, сера, хлор, калий, кальций, железо.

У отдельных групп живых организмов сильно выражена концентрация определенных химических элементов. Наибольшая концентрация химических элементов свойственна примитивным организмам – представителям древних форм. Например, тропические губки и красные водоросли концентрируют только до 1% железа, в то время как железобактерии – до 20%.

Содержание некоторых элементов в живых организмах во много раз превышает их содержание в земной коре. Так, в растениях углерода содержится в 200 раз, а азота в 30 раз больше, чем в земной коре.

Газовая функция

Газовая функция живого вещества. Глобальные следствия жизнедеятельности живых организмов проявляются в газовой функции.

Газовый состав атмосферы (особенно ее нижней части) тесно связан с деятельностью живого вещества. Кислородный состав современной атмосферы – это результат процесса фотосинтеза, протекающего в зеленых растениях.

Анализ данных по содержанию и изотопному составу кислорода в вулканических извержениях в морской воде позволил ученым установить, что вторым источником кислорода является кислород, выделяемый при извержении магмы. Расчеты показывают, что поступление кислорода в атмосферу при извержении магмы по мощности не уступает его поступлению за счет фотосинтеза. Океан выступает как промежуточный накопитель магматического кислорода.

Газовая функция живого вещества проявляется при выделении и поглощении живыми организмами не только газообразного кислорода и углекислого газа, но и азота, сероводорода, метана и других газов.

Транспортная функция живого вещества

В. И. Вернадский сформулировал основные обобщения, касающиеся размножения и расселения организмов на Земле: 1. Размножение организмов осуществляется в геометрической прогрессии. 2. Появление множества потомков обусловливает их расселение (растекание) по поверхности Земли. 3. Внутривидовые конкурентные отношения при этом ослабляются, но зато проявляется «агрессия жизни» (заселение организмами новых пространств).

Процесс размножения живого, а следовательно, скорость его растекания ограничивается внешними условиями среды: наличием пищи, света, температурой и т. д.

Темп размножения организмов зависит от их размеров. У мелких организмов скорость размножения более высокая, чем у крупных. Глобальное следствие такого положения заключается в том, что основной вклад в переработку среды обитания вносят мелкие организмы.

Человек, являясь частью живого вещества, также участвует в реализации его биосферных функций.

Разнообразие природных условий, создаваемое внешними (космическими) и внутренними процессами на Земле, обусловливает неравномерность распределения живых организмов на планете. Наибольшее разнообразие форм жизни сосредоточено в зонах контакта геологических сфер Земли: на береговых линиях различных водоемов, рек, озер, морей, – так как там встречаются виды, освоившие наземно-воздушную, почвенную и водную среду.

Некоторые ученые дополнительно выделяют деструктивную, средообразующую и информационную функции живого вещества.

Деструктивная функция проявляется в том, что живое вещество активно участвует в процессах разрушения как органического вещества, так и неорганического (минералы, горные породы). Благодаря этим процессам атомы, связанные в минералах, горных породах и организмах, в противоположность концентрационной функции возвращаются в круговороты веществ.

Средообразующая функция связана с тем, что живые организмы активно участвуют в формировании химического состава атмосферы, гидросферы и в образовании почвы. Так, почва – это продукт жизнедеятельности живых организмов.

Информационная функция заключается в том, что только живому веществу присуща способность воспринимать, хранить и перерабатывать информацию.

Итак, живое вещество биосферы разрушается и вновь создается преимущественно благодаря размножению организмов. Главное условие жизни определяется пространством существования зеленых растений, т. е. областью планеты, пронизанной солнечным светом.