Структура биосферы. Функции и свойства живого вещества

В.И. Вернадский считал, что вещество биосферы состоит из семи глубоко разнородных частей, но геологически не случайных: живое вещество, биогенное, косное, биокосное, вещество в радиоактивном распаде, вещество рассеянных атомов и вещество космического происхождения. Наиболее важными являются первые четыре.

Живое вещество. Этот термин введен в литературу В.И. Вернадским. Под ним он понимал совокупность всех живых организмов, выраженную через массу, энергию и химический состав.

Биогенное вещество (уголь, нефть, известняки, торф, сланцы и др.) — органические и органоминеральные веще­ства, созданные живыми организмами на протяжении гео­логической истории Земли и являющиеся источником чрезвычайно мощной энергии.

Косное вещество представляет субстрат или среду обита­ния живых организмов, хотя образовано процессами, в ко­торых живое вещёствсГне принимало участия.

Биокосное вещество образовано в результате синтеза живого и неживого (косногоХ вещества (кора выветрива­ния, почвы, илы, природные воды, осадочные породы и другие). Соотношение живого и косного в биокосном веще­стве варьирует. Например, почва в среднем состоит из 93% косных и 7% органических веществ.

Живое вещество — основа биосферы, хотя и составляет крайне незначительную ее часть (0,01% от массы всей био­сферы). По Вернадскому, живое вещество — это совокуп­ность существующих (или существовавших в определен­ный отрезок времени) живых организмов, являющихся мощным геологическим фактором. Живое вещество

биос­феры химически и геологически является чрезвычайно ак­тивным. Различают пять основных функций живого веще­ства на нашей планете.

1. Энергетическая функция заключается в осуществле­нии связи биосферно-планетарных явлений с космическим излучением, с солнечной радиацией. В основе этой функ­ции лежит фотосинтез зеленых растений, в процессе кото­рого происходит аккумуляция солнечной энергии и перера­спределение ее между отдельными компонентами биосфе-

ры. За счет накопленной солнечной энергии протекают все жизненные явления на Земле.

2. Газовая функция обусловливает миграцию газов и ихпревращение, обеспечивает газовый состав атмосферы. Пре­обладающая масса газов на Земле имеет биогенное проис­хождение. В процессе функционирования живого вещества,создаются основные газы: азот, кислород, углекислый газ,сероводород, метан и другие. С газовой функцией связыва­ют два переломных периода в развитии биосферы. Первый из них относится ко времени, когда содержание кислорода в атмосфере достигло примерно 1% от овременного уровня (первая точка Пастера), что произошло около 1,2 млрд лет
назад. Это обусловило появление первых аэробных организ­мов. С этого времени восстановительные процессы дополни­лись окислительными. Второй переломный период связы­вают со временем, когда концентрация кислорода достигла примерно 10% от современной (вторая точка Пастера), что создало условия для синтеза озона и образования озонового слоя в атмосфере. Это обусловило выход организмов из воды
на сушу. До этого времени функцию защиты организмов от губительных льтрафиолетовых лучей выполняла вода.

3. Окислительно-восстановительная функция связана синтенсификацией под влиянием живого вещества процес­сов окисления (благодаря обогащению среды кислородом) ивосстановления, — когда идет разложение органических
веществ при дефиците кислорода, что сопровождается об­разованием и накоплением сероводорода.

4. Концентрационная функция проявляется в способ­ности организмов концентрировать в своем теле рассеян­ные химические элементы, повышая их содержание посравнению с окружающей средой на несколько порядков.
Состав живого вещества существенно отличается от состава косного вещества планеты. В нем преобладают легкие ато­мы водорода, углерода, кислорода, натрия, магния, серы,
хлора, калия, фосфора, кальция. Концентрация этих эле­ментов в теле живых организмов в сотни и тысячи раз вы­ше, чем во внешней среде. Этим объясняется неоднород­ность химического состава биосферы. Результат концент­рационной деятельности — залежи торфа, углей, известня­ков, мела, рудные месторождения и другие. Деструкционная функция обусловливает процессы, свя­занные с разложением органических веществ после смерти,вследствие чего происходит минерализация органического вещества, т. е. превращение живого вещества в косное. В ре­зультате образуются также биогенное и биокосное вещества биосферы. Основной механизм этой функции связан с круго­воротом веществ. Наиболее существенную роль в этом отно­шении выполняют низшие формы жизни — грибы, бактерии (деструкторы, редуценты).