2.2.2. Фундаментальная роль живого вещества

При общем рассмотрении биосферы как планетарной экосисте­мы особое значение приобретает представление о ее живом веществе как о некой общей живой массе планеты. Особое место В.И. Вернад­ский уделяет «живому веществу», считая его «формой активирован­ной материи» и подчеркивая, что «...его энергия тем больше, чем боль­ше масса живого вещества».

Под живым веществом В.И. Вернадский понимает все количе­ство живых организмов планеты как единое целое. Его химический состав подтверждает единство природы – он состоит из тех же эле­ментов, что и неживая природа, только соотношение этих элементов различное и строение молекул иное (Лархер, 1978).

Химический состав живых организмов можно выразить в двух видах: атомный и молекулярный.

Атомный состав. По относительному содержанию элементы, входящие в состав живых организмов, принято делить на три группы.

1. Макроэлементы – Н, О, С, N, Р, S (в сумме около 1...2 %), которые составляют основную массу процентного состава живых организмов.

2. Микроэлементы – Mn, Co, Zn, Cu, B, I и др. Их суммарное содержание в организме составляет порядка 0,1 %.

3. Ультрамикроэлементы – Au, Hg, Se и др. Их содержание в организме очень незначительно, а физиологическая роль для большинства из них не раскрыта.

Химические элементы, входящие в состав живых организмов и выполняющие при этом биологические функции, называются биогенными. Даже те из них, которые содержатся в клетках в ничтожно малых количествах, ничем не могут быть заменены и совершенно необходимы для жизни (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Биогенные элементы и их роль для живых организмов

Элемент	Символ	Роль в клетке
Углерод	С	Входит в состав органических веществ
Водород	Н	Входит в состав воды и органических веществ
Кислород	О	Входит в состав воды и органических веществ
Азот	N	Входит в состав белков и нуклеиновых кислот
Фтор	F	Входит в состав эмали зубов
Бор	B	Необходим некоторым растениям
Натрий	Na	Главный внеклеточный положительный ион
Магний	Mg	Активизирует работу многих ферментов; входит в состав хлорофилла
Фосфор	P	Входит в состав костной ткани, нуклеиновых кислот
Сера	S	Входит в состав белков и многих других биологических веществ
Хлор	Cl	Хлорид-ион – преобладающий отрицательный ион в организме
Калий	K	Преобладающий отрицательный ион внутри клетки
Кальций	Ca	Основной компонент костей и зубов; активизирует сокращение мышечных волокон
Марганец	Mn	Необходим организмам в следовых количествах (входит в состав некоторых ферментов)

		Продолжение табл. 2.1
Элемент	Символ	Роль в клетке
Железо	Fe	Входит в состав многих органических веществ (гемоглобин, цитрохомы)
Кобальт	Co	Входит в состав витамина В12
Медь	Cu	Необходим организмам в следовых количествах (входит в состав некоторых ферментов)
Цинк	Zn	Необходим организмам в следовых количествах (входит в состав некоторых ферментов)
Йод	I	Входит в состав гормона щитовидной железы  тироксина

Молекулярный состав. Химические элементы входят в состав живого вещества в виде ионов и молекул неорганических и органических веществ. Важнейшие неорганические вещества в клетке – вода и минеральные соли, важнейшие органические вещества – углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты (табл. 2.2).

Таблица 2.2

Содержание в живых организмах химических соединений

Соединение	% от сырой массы
Вода	75...85
Белки	10...15
Жиры	1...5
Углеводы	0,2...2,0
Нуклеиновые кислоты	1...2
Низкомолекулярные органические соединения	0,1...0,5
Неорганические соединения	1,0...1,5

Живое вещество образует ничтожно тонкий слой в общей массе геосфер Земли. По подсчетам ученых, его масса составляет 2420 млрд т, т.е. примерно около 0,01 % массы всей биосферы, что более чем в две тысячи раз меньше массы самой легкой оболочки Земли – атмосферы. Но эта ничтожная масса живого вещества встречается практически повсюду.

Важнейшим свойством живого вещества является способность к воспроизводству и распространению по планете. Живое вещество распространено по планете неравномерно: пространства, густо заселенные организмами, чередуются с менее заселенными территориями.

Наибольшая концентрация жизни в биосфере наблюдается на границах соприкосновения живых оболочек: атмосферы и литосферы (поверхности суши), атмосферы и гидросферы (поверхность океана), гидросферы и литосферы (дно океана), и особенно на границе трех оболочек - атмосферы, литосферы и гидросферы (прибрежные зоны). Эти места наибольшей концентрации жизни В.И. Вернадский назвал «пленками жизни». Вверх и вниз от этих поверхностей концентрация живой материи уменьшается.

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. 2.3).

Таблица 2.3

Масса живого вещества на Земле

Среда	Группа организмов	Масса, 1012 т	Соотношение, %
Суша	Зеленые растения Животные и микроорганизмы Итого	2,40 0,02 2,42	99,2 0,8 100,0
Океаны	Зеленые растения Животные и микроорганизмы Итого	0,0002 0,0030 0,0032	6,3 93,7 100,0
	Биомасса организмов Земли	2,4232	-