1.6.3. Функции живого вещества в биосфере

1. Средообразующая - способность изменять и поддерживать определенный состав среды обитания и атмосферы в целом, преобразовывать физико-химические параметры окружающей среды. В частности, живые организмы создали особый тип биокосного вещества - почву.

2. Энергетическая - аккумулирование энергии и ее перераспределение по пищевым цепям.

3. Окислительно-восстановительная - окисление вещества в процессе жизнедеятельности и восстановление в процессе разложения при дефиците кислорода.

4. Деструктивная - разрушение мертвого органического вещества и косных веществ.

5. Рассеивающая и транспортная - рассеяние живого вещества на больших пространствах, перенос и перераспределение вещества и энергии.

6. Концентрационная - способность организмов концентрировать в своем теле рассеянные элементы окружающей среды. Данную способность еще называют свойством биоаккумуляции.

Любое животное или растение в процессе своей жизнедеятельности буквально по молекулам собирает из окружающей среды необходимые для него вещества и накапливает их в своем организме. Поэтому, например, концентрация марганца в теле некоторых организмов превышает его концентрацию в окружающей среде в миллионы раз. Результатом концентрационной деятельности живых организмов являются залежи руд, известняков, горючих ископаемых и т.п. В условиях загрязнения окружающей среды отрицательным следствием этого процесса может являться накопление растениями и животными, которых мы употребляем в пищу, веществ, которые являются токсичными (ядовитыми) для нашего организма.

Вопросы для самопроверки

1. Перечислите свойства живого вещества.

2. Дайте краткую характеристику каждой из групп веществ, содержащихся в биосфере.

3. Перечислите функции живого вещества.

4. Какие абиотические условия (т.е. факторы неживой природы) определяют поле существования жизни (живых организмов) в биосфере ?

 Вопросы для самостоятельного изучения

1. Чем отличается живое от неживого ?

2. Сравните растения и животных по трем признакам : 1) структуре клеток и их способности к росту; 2) способу питания; 3) способности к движению. В чем отличия ?

3. Зачем нужны в биосфере многоклеточные организмы ? Почему их называют “транспортом” биосферы ?

4. Масса всех живых существ на Земле в миллионы раз меньше, чем масса гидросферы, верхней литосферы и атмосферы. Что означает утверждение: “динамическая масса” биосферы сопоставима с массой других геосфер планеты ?

5. Почему ДДТ (высокотоксичный и канцерогенный пестицид-ядохимикат) был обнаружен в печени пингвинов Антарктиды и о чем это свидетельствует ?

1.6.4. Круговорот вещества

Процесс многократного использования вещества, необходимого для жизни, называется круговоротом веществ, или биогеохимическим циклом. Энергия практически для любого круговорота поставляется от Солнца. Механизмы, обеспечивающие возвращение веществ в круговорот, основаны, главным образом, на биологических процессах.

В каждом круговороте удобно различать два фонда: резервный фонд - большая масса медленно движущихся веществ, в основном в небиологической сфере, хранящаяся в относительно рассеянном и подвижном виде, доступном большинству живых организмов, находится в атмосфере и гидросфере и менее подвижной зоне - почве; обменный фонд - меньший, но более активный, сосредоточенный, главным образом, в живом веществе, для данного фонда характерен быстрый обмен веществом между организмами и их окружением.

Резервный фонд в большей степени требуется растительным организмам, которые не только получают все, что им нужно из атмосферы, почвы и воды (например, водные растения), но и сбрасывают туда же тепло, влагу, продукты дыхания, отмершие листья и сучья и т.п. В меньшей мере с резервным фондом связаны животные, которые в основной своей массе не способны синтезировать биоорганику из рассеянных компонентов резервного фонда и существуют за счет обменного фонда.

Вследствие сказанного все биогеохимические циклы принято делить на два основных типа: круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере или гидросфере (океане) и осадочный цикл с резервным фондом в земной коре.

Часть вещества уходит из круговорота в захоронения (прежде всего в бескислородной среде), т.е., по словам Вернадского, "уходят в геологию" в виде угля, торфа, нефти, осадочных пород и т.п.

Человек так ускоряет движение многих веществ, что круговороты становятся несовершенными или процесс теряет цикличность, в одних местах возникает недостаток, в других – избыток. Основной целью человеческого общества должно стать возвращение вещества в круговорот.

В живой природе практически бесконечное разнообразие возникает на основе сочетания немногих элементов, входящих в состав объектов неживой природы, но их количественное соотношение неодинаково. Только с двумя простыми окислами H₂O и СО₂ и молекулярным кислородом связано подавляющее большинство суммарных реакций обмена веществ между организмами и средой.

Только на 7 элементов – углерод, кислород, водород, азот, сера, фосфор и кальций приходится более 99 % состава всех живых существ – от вирусов до человека. Шесть первых из них, слагающие всю органику земной природы, называют биогенными элементами. Их соединения образуют несколько десятков низкомолекулярных природных биомономеров (аминокислот, нуклеотидов, жирных кислот, сахаров) и др. органических веществ, различные сочетания которых дают уже огромное количество высокомолекулярных биополимеров.

Рассмотрим основные особенности круговоротов наиболее важных для живых организмов веществ. Более подробно описание круговоротов веществ см. в [21].