всего 0,13% от суммарной массы живых организмов. Масса живого вещества сосредоточена в основном в сухопутных растениях. Сухопутные животные составляют

93%,

454

водные — 7%, растительность на суше — 92%, в воде — 8%. Одним из признаков живого и условием сохранения биоты и биосферы в целом является разнообразие видов живых организмов. К настоящему времени установлено, что число видов растений составляет 21%, а животных — 79% от общего числа объектов живой природы. Однако на 79% видов животных приходится всего 1% всей биомассы Земли. Отсюда можно сделать вывод [8], что чем выше уровень видовой дифференциации, тем меньше соответствующая ему биомасса. Такое распределение численности видов и их биомасс не случайно, а определяется ходом эволюции. Несмотря на то что животный мир более разнообразен и почти в четыре раза превосходит численность видов растений, на долю позвоночных и млекопитающих приходится менее 4%, поэтому на суше преобладают растения, а в воде — животные. Из процентного соотношения сухопутных и водных видов делается вывод, что возможность видообразования на суше, обусловленная процессами эволюции, выше, чем в воде. Отметим еще один общий закон: чем выше уровень дифференциации, тем меньше занимаемый видом объем.

16.1.4. Биологический круговорот веществ в природе

Биологический круговорот играет огромную роль в биосфере — он обеспечивает жизнь. Любая форма жизни неизбежно включается в этот процесс. Общее количество протоплазмы всех живых организмов, населявших Землю в течение многих миллиардов лет, намного превосходит массу нашей планеты. Следовательно, материя использовалась многократно. Химические элементы извлекаются из окружающей среды, входят в состав живой протоплазмы и возвращаются в окружающую среду для повторного использования. Распад, деструкция сложных органических соединений служит источником энергии. Образуемые микроорганизмы, приспособленные практически к любым условиям, эту энергию извлекают.

Важным условием существования биосферы и круговорота веществ в ней является получение и преобразование энергии в живых организмах. О роли и значении энергии в целом для живого мы уже говорили в § 11.2, а о том, как это происходит на клеточном уровне, — в § 12.4. Рассмотрим здесь возможность получения и использования энергии в биосфере, а затем и роль энергии в эволюции.

455

16.1.5. Роль энергии в эволюции

Основным естественным внешним источником энергии, используемой для поддержания жизни, является энергия излучения Солнца. Однако биосфера получает лишь небольшую часть всей солнечной энергии, поступающей на Землю. Ультрафиолетовая часть солнечного спектра, составляющая около 30% всей этой энергии, практически полностью задерживается озоновым слоем атмосферы. Половина достигающей Земли энергии превращается в тепло и затем рассеивается в космическое пространство. Около 20% энергии Солнца расходуется на испарение воды с огромных пространств океанов и морей и образование облаков в атмосфере Земли, и лишь около 0,02% используется биосферой (рис. 16.1).

Зеленые растения усваивают эту энергию непосредственно, поглощая молекулы хлорофилла в процессе фотосинтеза, преобразуют ее и запасают в виде энергии химической связи различных соединений в объектах живой природы. Это основной первичный процесс усваивания энергии Солнца, и от него зависит все существование биосферы. Животные, поедая растения, а хищники — травоядных животных, получают эту энергию, сжигая сахара, другие биологические накопители энергии и пита-

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

Рис. 16.1. Распределение солнечной энергии, поступающей на Землю.

456

тельные вещества с использованием кислорода. Сама переработка пищи в организме также сопровождается выделением энергии, часть ее запасается в форме энергии химических связей и затем может быть использована для совершения работы. Таким образом, животные не получают нужную им энергию непосредственно от Солнца.

Удовлетворение в целом энергетических потребностей живых организмов осуществляется в условиях равновесия, которое возникает между организмами в рамках возникающих экосистем. В каждой экосистеме имеются и автотрофы, которые переваривают в пищу вещества из неживой окружающей среды, и гетеротрофы, которые не производят необходимую им пищу и, тем самым, зависят от остальных непосредственных производителей энергии. Заметим еще раз, что все элементы, из которых состоят живые организмы, многократно используются в биосфере, обеспечивая биотический круговорот органических веществ с участием всех образующих биосферу организмов.

Каждый вид, популяция, биогеоценоз являются лишь звеньями в этом биотическом круговороте. Непрерывность жизни обеспечивается синтезом и распадом веществ, при этом каждый живой организм выделяет то, что может быть использовано другими организмами. Важную роль в круговороте играют микроорганизмы, превращающие останки животных и растений в минеральные соли и простейшие органические соединения, которые затем снова используются растениями для синтеза новых органических веществ. Энергетический обмен в биосфере отличается от круговорота веществ в ней, поскольку энергия частично рассеивается при переходе от растений к травоядным, а затем и плотоядным животным, и вследствие этого требуется постоянная подпитка биосферы солнечной энергией.

Роль энергии во всех проявлениях жизни огромна и несомненна, можно даже сказать, что главным фактором эволюции является энергетический.

За все время человеческой истории способность концентрировать и целенаправленно высвобождать энергию увеличилась (от каменного топора до ядерной боеголовки) на 12—13 порядков (в миллион миллионов раз!) [128].

Все биологические объекты и их эволюция тесно связаны с потоком энергии, пронизывающим все живое. По существу он является физической основой, на которой построена биологическая эволюция и которая создает предпосылки для естественно-

457

го возникновения регуляторных механизмов. Наличие энергетического потока является определяющим в существовании биологических структур и их динамики. Поэтому неудивительно, что в процессе эволюции появляются организмы, выработавшие сложные механизмы превращения и запасания энергии. Огромную роль (см. § 12.4)

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.