Свойства живого вещества биосферы

Живое вещество. Этот термин введен в литературу В. И. Вернадским. Под ним он понимал совокупность всех жи­вых организмов, выраженную через массу, энергию и химичес­кий состав.

Вещества неживой природы относятся к косным (напри­мер, минералы). В природе, кроме этого, довольно широко пред­ставлены биокосные вещества, образование и сложение кото­рых обусловливается живыми и косными составляющими (на­пример, почвы, воды).

Живое вещество — основа биосферы, хотя и составляет край­не незначительную ее часть. Если его выделить в чистом виде и распределить равномерно по поверхности Земли, то это будет слой около 2 см или 0,01% от массы всей биосферы. В чем же причина столь высокой химической и геологической активнос­ти живого вещества?

Прежде всего это связано с тем, что живые организмы бла­годаря биологическим катализаторам (ферментам) совершают, по выражению академика Л. С. Берга, с физико-химической точки зрения что-то невероятное. Например, они способны фиксиро­вать в своем теле молекулярный азот атмосферы при обычных для природной среды значениях температуры и давления. В про­мышленных условиях связывание атмосферного азота до амми­ака требует температуры порядка 500° С и давления 300—500 атмосфер.

В живых организмах на порядок или несколько порядков увеличиваются скорости химических реакций в процессе обме­на веществ. В. И. Вернадский в связи с этим живое вещество назвал формой чрезвычайно активированной материи.

В состав биосферы входят различные вещества: Живое вещество – все ныне живущие организмы;Косное вещество – магматические, осадочные, метаморфизированные горные породы – вещества неживой природы;Биогенное вещество – уголь, нефть, сланцы, торф, известняки – в основе образования которого лежит бывшее живое вещество (живые организмы прошлых эпох). Биокосное вещество – почвы – продукт длительного взаимодействия живого вещества с косным веществом и факторами неживой природы;Космическое вещество – оседающая на поверхность Земли космическая пыль (до 10 тонн ежегодно);Радиоактивное вещество.

Свойства живого вещества. К основным уникальным осо­бенностям живого вещества, обусловливающим его крайне вы­сокую преобразующую деятельность, можно отнести следующие:

1. Способность быстро занимать (осваивать) все свободное пространство. В. И. Вернадский назвал это всюдностью жизни. Данное свойство дало основание В. И. Вернадскому сделать вы­вод, что для определенных геологических периодов количество живого вещества было примерно постоянным (константой). Способность быстрого освоения пространства связана как с интенсивным размножением (некоторые простейшие формы организмов могли бы освоить весь земной шар за несколько часов или дней, если бы не было факторов, сдерживающих их потенциальные возможности размножения), так и со способно­стью организмов интенсивно увеличивать поверхность своего тела или образуемых ими сообществ. Например, площадь листь­ев растений, произрастающих на 1 га, составляет 8—10 га и бо­лее. То же относится к корневым системам.

2. Движение не только пассивное (под действием силы тя­жести, гравитационных сил и т.п.),но и активное. Например, против течения воды, силы тяжести, движения воздушных по­токов и т.п.

3. Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти(включение в круговороты), сохраняя при этом высокую физи­ко-химическую активность.

4. Высокая приспособительная способность (адаптация) к раз­личным условиям и в связи с этим освоение не только всех сред жизни (водной, наземно-воздушной, почвенной, организменной), но и крайне трудных по физико-химическим параметрам условий. Например, некоторые организмы выносят температу­ры, близкие к значениям абсолютного нуля —273°С, микроорга­низмы встречаются в термальных источниках с температурами до 140°С, в водах атомных реакторов, в бескислородной среде, в ледовых панцирях и т.п.

5. Феноменально высокая скорость протекания реакций.Онана несколько порядков (в сотни, тысячи раз) значительнее, чем в неживом веществе. Об этом свойстве можно судить по скоро­сти переработки вещества организмами в процессе жизнедея­тельности. Например, гусеницы некоторых насекомых потреб­ляют за день количество пищи, которое в 100—200 раз больше веса их тела. Особенно активны организмы-грунтоеды. Дожде­вые черви (масса их тел примерно в 10 раз больше биомассы всего человечества) за 150—200 лет пропускают через свои орга­низмы весь однометровый слой почвы. Такие же явления имеют место в донных отложениях океана. Слой донных отложений здесь может быть представлен продуктами жизнедеятельности кольчатых червей (полихет) и достигать нескольких метров. Ко­лоссальную роль по преобразованию вещества выполняют орга­низмы, для которых характерен фильтрационный тип питания. Они освобождают водные массы от взвесей, склеивая их в не­большие агрегаты и осаждая на дно.

Впечатляют примеры чисто механической деятельности не­которых организмов, например роющих животных (сурков, сус­ликов и др.), которые в результате переработки больших масс грунта создают своеобразный ландшафт. По представлениям В. И. Вернадского, практически все осадочные породы, а это слой до 3 км, на 95—99% переработаны живыми организмами. Даже такие колоссальные запасы воды, которые имеются в био­сфере, разлагаются в процессе фотосинтеза за 5—6 млн. лет, углекислота же проходит через живые организмы в процессе фотосинтеза каждые 6—7 лет.

6. Высокая скорость обновления живого вещества. Подсчи­тано, что в среднем для биосферы она составляет 8 лет, при этом для суши — 14 лет, а для океана, где преобладают организ­мы с коротким периодом жизни (например, планктон), — 33 дня. В результате высокой скорости обновления живого веще­ства за всю историю существования жизни общая масса живого вещества, прошедшего через биосферу, примерно в 12 раз пре­вышает массу Земли. Только небольшая часть его (доли процен­та) законсервирована в виде органических остатков (по выраже­нию В. И. Вернадского, ушла в геологию), остальная же вклю­чилась в процессы круговорота.

Все перечисленные и другие свойства живого веществаобус­ловливаются концентрацией в нем больших запасов энергии. По В. И. Вернадскому, по энергетической насыщенности с живым веществом может соперничать только лава, образующаяся при извержении вулканов.

Краткое описание документа:

В состав биосферы входят различные вещества: Живое вещество – все ныне живущие организмы;Косное вещество – магматические, осадочные, метаморфизированные горные породы – вещества неживой природы;Биогенное вещество – уголь, нефть, сланцы, торф, известняки – в основе образования которого лежит бывшее живое вещество (живые организмы прошлых эпох). Биокосное вещество – почвы – продукт длительного взаимодействия живого вещества с косным веществом и факторами неживой природы;Космическое вещество – оседающая на поверхность Земли космическая пыль (до 10 тонн ежегодно);Радиоактивное вещество.

Свойства живого вещества. К основным уникальным осо­бенностям живого вещества, обусловливающим его крайне вы­сокую преобразующую деятельность, можно отнести следующие: