4. Вещество биосферы. Основные типы вещества, слагающего биосферу по в.И. Вернадскому. Живое вещество. Основные свойства и биогеохимические функции живого вещества.

В.И. Вернадский рассматривал биосферу как область жизни, включающую наряду с организмами и среду их обитания. Он выделил в биосфере семь разных, но геологически взаимосвязанных типов веществ:

1. Живое вещество – образовано совокупностью всех живых организмов населяющих планету Земля.

2. Биогенное вещество – неживое вещество, создается и перерабатывается в процессе жизнедеятельности организмов, например: некоторые осадочные породы: известняки, мел и др., а также нефть, газ, каменный уголь, кислород атмосферы и др. Горючие ископаемые являются мощным источником энергии.

3. Косное вещество – объекты, образующиеся в результате процессов не связанных с деятельностью живых организмов, например: горные породы, минералы, продукты вулканической деятельности и т.п.

4. Биокосное вещество – структура из живого и косного вещества, которая создается одновременно геологическими процессами и живыми организмами, например: почвы, кора выветривания, природные воды и илы.

5. Радиоактивное вещество – вещество, в состав которого входят элементы, ядра атомов которых нестабильны: уран, радий, радон, торий и др.

6. Рассеянные атомы – отдельные атомы элементов, встречающиеся в природе в рассеянном состоянии: молибден, кобальт, цинк, медь, золото и др.

7. Вещество космического происхождения – метеориты, метеоритная пыль, все вещество космического происхождения.

Живое вещество. Живое вещество нашей планеты существует в виде огромного множества организмов, разнообразных форм и размеров. Химический состав живого вещества подтверждает единство природы – он состоит из тех же элементов, что и неживая природа, только соотношение этих веществ различное и строение молекул иное. Все органические вещества строятся на основе 4-х валентного углерода и его способности присоединять к себе радикалы и образовывать разомкнутые и замкнутые цепочки атомов углерода.

Живое вещество образует ничтожно малый слой в общей массе геосфер Земли. По подсчетам ученых его масса составляет 2420 млрд. т. (2,4х10¹²т), что более чем в 2000 раз меньше массы биосферы, но оно встречается практически повсюду.

Классификация живого вещества.

Живое вещество биосферы делится – на однородное и разнородное; по значению в обновлении жизни – на репродуктивное и соматическое; по способу питания – на автотрофное, гетеротрофное и миксотрофное.

Однородное живое вещество образовано биомассой вещества, которое представлено особями одного вида или рода.

Разнородное живое вещество образовано биомассой вещества, которое представлено особями разных видов, населяющих разнообразные экосистемы: леса, реки, болота и т.д.

Соматическое живое вещество – совокупность всех клеток организма, кроме половых.

Репродуктивное живое вещество – вещество, благодаря которому жизнь в биосфере постоянно воспроизводится.

Все разнообразие видов биосферы связано между собой через питание.

Автотрофы – первичные продуценты органического вещества в биосфере.

Гетеротрофы – выполняют в экосистеме роль консументов и редуцентов, а биомассу, которую они создают, называют вторичной.

Миксотрофы – организмы, со смешанным типом питания.

Везде, где существуют организмы, осуществляется биогенный ток атомов, обеспечивающий функциональную целостность биосферы.

Основные свойства и биогеохимические функции живого вещества.

К свойствам живого вещества биосферы можно отнести следующие (по Н.А. Воронкову, 1997):

1. Способность быстро занимать все свободное пространство («всюдность жизни»);

2. Движение не только пассивное, но и активное (например, против ветра, против силы тяжести);

3. Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти (образовавшаяся органика и неорганическое вещество включаются в круговороты);

4. Адаптации (высокая приспособляемость к среде обитания за счет морфологических, физиологических и этологических изменений, выработавшихся у организмов в процессе эволюции). Адаптации могут осуществляться активным путем – за счет усиления сопротивляемости и развития регуляторных процессов, позволяющих осуществлять все жизненные функции, несмотря на отклонение фактора от оптимума; пассивным путем, через подчинение жизненных функций организма изменению факторов среды, например впадение в анабиоз; и через избегание неблагоприятных воздействий, например, используя сезонные миграции.

5. Высокая скорость протекания реакций;

6. Высокая скорость обновления живого вещества (составляет в среднем для всей биосферы 8 лет).

Все перечисленные свойства живого вещества обуславливаются концентрацией в нём больших запасов энергии.

Функции живого вещества по А.В. Лапо (1987):

1. Энергетическая (состоит в том, что благодаря фотосинтезу возможно создание органического вещества и последующая передачи энергии в виде органического вещества по пищевым сетям в экосистеме);

2. Деструктивная (состоит в разложении и минерализации мертвого органического вещества редуцентами-деструкторами; в химическом разложении горных пород и минералов, и в последующем вовлечении образовавшихся элементов в биотический круговорот);

3. Концентрационная (заключается в избирательном накоплении при жизнедеятельности организмов атомов веществ рассеянных в природе. Активной способностью концентрировать элементы из разбавленных растворов отличаются микроорганизмы);

4. Средообразующая (основана, на создании одними организмами среды обитания для других, заключается в трансформации физико-химических параметров среды в условия благоприятные для жизни).

5. Газовая (способность изменять и поддерживать определенный газовый состав среды обитания и атмосферы в целом);

6. Окислительно-восстановительная (состоит в окислении и восстановлении различных веществ с помощью живых организмов, например, образуется сероводород, лимониты, минеральная сера и т.д.);

7. Транспортная – перенос вещества и энергии в результате активной формы движения организмов;

8. Рассеивающая – рассеивание вещества в окружающей среде, - проявляется через трофическую и транспортную функции организмов;

9. Информационная – накопление живыми организмами информации, закодированной в наследственных структурах: ДНК и РНК, и передача последующим поколениям.

10. Биогеохимическая деятельность человека – превращение, добыча и перемещение вещества на расстояния от мест их производства или добычи.