Классификация веществ, входящих в биосферу, по их функциональной роли

1. Живое вещество – совокупность всех живых организмов биосферы.

2. Биогенное вещество – вещество, рождаемое живыми организмами. Например, топливные полезные ископаемы – уголь, торф, сланцы, а также известняки, доломиты, мергель и т.д.

3. Косное вещество – вещество, образуемое без участия живых организмов.

4. Биокосное вещество – косное вещество, преобразованное живыми организмами. Например, вода, почва, илы, кора выветривания.

5. Вещество радиоактивного распада (элементы и изотопы уранового, ториевого и актиноуранового ряда).

6. Рассеянные атомы земного вещества и космических излучений.

7. Вещество космического происхождения в форме метеоритов, космической пыли и др.

Живое вещество. Функции живого вещества

Центральным звеном учения о биосфере является концепция живого вещества. По словам В.И. Вернадского, живое вещество – есть совокупность всех живых организмов.

Т.е. В.И. Вернадский считал, что живые организмы должны рассматриваться как единое целое. По отдельности значение и роль каждого организма невелика, но все вместе живые организмы являются мощным фактором, преобразующим и формирующим облик планеты.

Живое вещество В.И. Вернадский считал формой активированной материи. Специфика живого вещества заключается в следующем:

1. Живое вещество биосферы характеризуется огромной свободной энергией;

2. В живом веществе химические реакции протекают при низких температурах и в тысячи (даже миллионы) раз быстрее, чем в неживом веществе;

3. Слагающие живое вещество индивидуальные химические соединения (белки, ферменты) устойчивы только в живых организмах;

4. Живое вещество характеризуется саморегулируемым движением и стремится заполнить собой все возможное пространство;

5. Живое вещество с морфологической и химической точки зрения более разнообразно по сравнению с неживым (например, известно более 2 млн органических соединений, входящих в состав живого вещества; неорганических соединений насчитывается около 20 тыс.);

6. Живое вещество в биосфере представлено в виде дисперсных тел – индивидуальных организмов;

7. Живое вещество в биосфере образует разнообразные сообщества;

8. Живое вещество представлено в виде непрерывного чередования поколений, благодаря чему современное живое вещество оказывается генетически связанным с живым веществом прошлых эпох;

9. Характерным для живого вещества является наличие эволюционного процесса.

Живое вещество в биосфере выполняет огромную работу. Она проявляется в двух формах: химической и механической. Химическая работа заключается в построении тела и переваривании пищи. Благодаря этой форме работы идет постоянный обмен веществом организмов с окружающей средой. Скорость этого обмена довольно велика. Например, в пшенице полная смена атомов фосфора происходит за 15 сут., кальция – за 1,5 сут. В течение жизни человека через его организм проходит 75 т воды, 17 т углеводов, 2,5 т белков, 1,3 т жиров.

Механическая работа заключается:

1. пропускании неорганических компонентов пищи через желудочный тракт грунтоедов и илоедов;

2. перемещении неживого вещества организмами в процессе их жизнедеятельности;

3. перемещении самого живого вещества.

Живое вещество в биосфере выполняет ряд важных функций. В.И. Вернадский выделял девять функций живого вещества: газовую, кислородную, окислительную, кальциевую, восстановительную, концентрационную, функцию разрушения органических соединений, функцию восстановительного разложения и функцию метаболизма и дыхания организмов. В настоящее время выделенные В.И. Вернадским функции живого вещества объединены в пять основных групп (таблица 1).

Энергетическая функция живого вещества – основная планетарная функция биосферы. Она заключается в улавливании, связывании и запасании солнечной энергии, идущей затем на поддержание других процессов в биосфере. Основной процесс. В результате которого идет накопление энергии, - фотосинтез.

Таблица 1 – Основные функции живого вещества в биосфере

Функция	Краткая характеристика
Энергетическая	Поглощение солнечной энергии при фотосинтезе, а химической энергии – путем разложения энергонасыщенных веществ; передача энергии по пищевой цепи
Концентрационная	Избирательное накопление в ходе жизнедеятельности определенных видов вещества: а) используемого для построения тела организма; б) удаляемых из него при метаболизме
Деструктивная	1) минерализация вновь образующегося органического вещества, 2) разложение мертвого органического вещества, 3) вовлечение образовавшихся веществ в биологический круговорот
Средообразующая	Преобразование физико-химических параметров среды
Транспортная	Перенос вещества во всех направлениях в биосфере

Концентрационная функция заключается в избирательном накоплении химических соединений. Сегодня известно, что 99,9 % массы живых организмов приходится на 14 элементов (биофильные элементы). В целом же в живых организмах обнаруживаются почти все элементы таблицы Менделеева, но разные организмы обладают различной способностью к их накоплению. Так, литотамниевые водоросли накапливают в своих телах до 10 % магния, брахиподы – до 20 % фосфора, серные бактерии – до 10 % серы. В телах асцидий может содержаться до 15 % пятиокиси ванадия. В Новой Зеландии встречается кустарник, листья которого содержат до 1 % никеля.

Концентрация многих элементов живым веществом практически не уступает их запасам на Земле. Ежегодно зеленые растения концентрируют 10 ⁷ т цинка,, 10 ⁵ т кобальта, 10 ⁶ т никеля, 10 ⁷ т меди, 10 ⁹ т фосфора. Отмирая, организмы образуют запасы химических соединений в форме полезных ископаемых – известняка, бокситов, фосфоритов и т.д.

Средообразующая функция выражается в изменении физико-химических параметров среды. Именно благодаря живым организмам в атмосфере произошло накопление кислорода. Кроме того, живые организмы оказывают влияние на углекислый газ, азот, метан, водород. Средообразующая функция четко прослеживается в механическом влиянии организмов на среду. Еще Ч. Дарвин подсчитал, что на 1 акр приходится 2 млн экз. дождевых червей, метровый слой почвы проходит через их желудки каждые 200 лет. Выделения червей каждые 50 лет образуют новый слой почвы толщиной в 2,5 см.

Живое вещество изменяет и физические параметры среды. Известно, что живой фитопланктон создает в водной среде электрические поля с отрицательным зарядом, а мертвый – с положительным.