Тема 4. Механизм взаимодействия компонентов биосферы

4.1. Вещественный состав биосферы

Вещественный состав биосферы разнообразен, включает семь разнородных частей, появление которых явилось следствием длительных биологических процессов и геологического развития планеты.

Живое вещество – совокупность всех живых организмов. Является мощным геологическим фактором (2420 млрд. тонн). Характеризуется элементарным составом, массой, энергией. В основе учения В.И. Вернадского о биосфере лежит представление о планетарной геохимической роли живого вещества в образовании биосферы.

Биогенное вещество – органические и органоминеральные продукты, созданные живыми организмами на протяжении геологической истории планеты. К ним относятся: каменный уголь, торф, нефть, горючие сланцы.

Косное вещество – неживое вещество, породы неорганического происхождения. К нему относятся песок, глина, вода и т.д. Косное вещество представляет собой среду обитания живых организмов.

Биокосное вещество – продукты синтеза живого и косного вещества биосферы, к которым относятся осадочные породы, атмосфера, поверхностные воды, почва и т.д.

Вещество радиоактивного распада - элементы и изотопы уранового, радиевого, ториевого рядов.

Рассеянные атомы земного вещества и космических излучений.

Вещество космического происхождения в форме метеоритов и космической пыли.

4.2. Свойства живого вещества и биосферы в целом

Рассмотрим свойства живого вещества, которые представляют для нас интерес как сила, меняющая облик Земли.

Биосфера в общих чертах представляет один и тот же химический аппарат с самых древних геологических периодов, жизнь в течение которых не исчезала, а лишь меняла свою форму.

«На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом.… Все минералы верхних частей земной коры – свободные аллюмокремниевые кислоты (глины), гидраты окиси Fe, и Al (бурые железняки и бокситы) и многие сотни других - создаются в ней только под влиянием жизни». Так В.И.Вернадский охарактеризовал роль живого вещества в эволюции биосферы.

Жизнь постепенно, медленно приспосабливаясь, захватывает биосферу, и захват этот не кончился. Поле устойчивости есть результат приспособленности в ходе времени.

Растекание жизни есть проявление её геохимической энергии. Живое вещество подобно газу растекается по земной поверхности в соответствии с правилами инерции. Мелкие организмы размножаются гораздо быстрее, чем крупные. Скорость передачи жизни зависит от плотности живого вещества.

Поле существования автотрофных организмов (зелёных растений) определяется областью проникновения солнечных лучей, а жизнь целиком определяется полем устойчивости зелёной растительности (автотрофные организмы берут все нужные им химические элементы из окружающей их косной материи, и не требуют для построения своего тела готовых соединений другого организма).

Максимальное поле жизни определяется крайними пределами выживания организмов. Верхние и нижние пределы жизни ограничены лучистой и термической границами.

6. Вернадский называл живые организмы механизмами превращения энергии. «Можно рассматривать всю эту часть живой природы как дальнейшее развитие одного и того же процесса превращения солнечной световой энергии в действенную энергию планеты». Таким образом, биосфера выполняет космическую роль в трансформации энергии.

4.2.1. Живое вещество и ход эволюции планеты.

Жизнь со всеми её проявлениями производит глубокие изменения на планете. Строение Земли есть согласованный механизм - живые организмы Земли «…являются созданием космического процесса, необходимой и закономерной частью стройного космического механизма», подчиняющегося определённым законам. Узкие пределы существования жизни – физические постоянные, уровни радиации и т.п. – подтверждают это.

Гравитационная постоянная или константа всемирного тяготения определяет размеры звёзд, температуру и давление в них, влияющие на ход реакции. Если гравитационная постоянная будет чуть меньше, звёзды станут недостаточно горячими для протекания в них термоядерного синтеза; если чуть больше – звёзды превзойдут «критическую массу» и обратятся в чёрные дыры. Константа взаимодействия определяет ядерный заряд в звёздах. Если её изменить, цепочки ядерных реакций не дойдут до азота и углерода. Постоянная электромагнитного взаимодействия определяет конфигурацию электронных оболочек и прочность химических связей. Её изменение делает Вселенную мёртвой. Из принципа организованности биосферы вытекает антропный принцип, в соответствии с которым при создании моделей мира следует учитывать реальность существования человека, что является закономерным результатом биохимической эволюции планеты.

Биосфера Земли находится в состоянии динамического равновесия и устойчивости. Такое состояние обеспечивается благодаря круговоротам веществ и энергии, которые сложились за миллионы лет в результате биохимической эволюции планеты.

Процессы, обеспечивающие круговорот минеральных веществ и энергии, - большой (геологический) и малый (биологический) круговорот.