Жива речовина, її властивості та функції в біосфері.

Під живою речовиною В. І. Вернадський розумів сукупність всіх живих організмів, виражену через масу, енергію і хімічний склад.

Жива речовина - основа біосфери, хоча і становить вкрай незначну її частину. Якщо його виділити в чистому вигляді і росподілити рівномірно по поверхні Землі, то це буде шар близько 2 см або вкрай незначна частка від обсягу всієї біосфери, товща якої вимірюється десятками кілометрів. У чому ж причина такої високої хімічної активності і геологічної ролі живої речовини?

Перш за все це пов'язано з тим, що живі організми, дякуючи біологічним каталізаторам (ферментам), здійснюють, за висловом академіка Л. С. Берга, з фізико-хімічної точки зору щось неймовірне. Наприклад, вони здатні фіксувати у своєму тілі молекулярний азот атмосфери при звичайних для природного середовища значеннях температури і тиску. У промислових умовах зв'язування атмосферного азоту до аміаку вимагає температури близько 500 ° С і тиску 300-500 атмосфери.

У живих організмах на порядок або кілька порядків підвищуються швидкості хімічних реакцій в процесі обміну речовин. В. І. Вернадський у зв'язку з цим живу речовину назвав надзвичайно активізованою матерією.

Властивості живої речовини. До основних унікальним особливостям живої речовини, що обумовлює його вкрай високу природоутворючу діяльність, можна віднести наступні (Рис ):

1. Здатність швидко займати (освоювати) всі вільні простори. В. І. Вернадський назвав це повсюдністю життя. Дана властивість дало підставу В. І. Вернадському зробити висновок, що для певних геологічних періодів кількість живої речовини була приблизно постійною (константою). Здібність швидкого освоєння простору пов'язана як з інтенсивним розмноженням (деякі найпростіші форми організмів могли б освоїти всю земну кулю за кілька годин чи днів, якщо б не було факторів, що стримують їх потенційні можності розмноження), так і зі здатністю організмів інтенсивно збільшувати поверхню свого тіла або утворених ними співтовариств. Наприклад, площа листя рослин, які ростуть на 1 га, становить 8-10 га і більше. Те ж відноситься до корневх системам.

2. Активний рух. Рух не тільки пасивний (під дією сили тяжіння, гравітаційних сил і т. п.), але і активний. Наприклад, проти течії води, сили тяжіння, руху повітряних потоків і т. п.

 

	Рис Влативості живої речовини

3. Стійкість при житті та швидке розкладання після смерті (включення до кругообігу), зберігаючи при цьому високу фізико-хімічну активність.

4. Висока пристосувальна здатність (адаптація) до різних умов і в зв'язку з цим освоєння не тільки всіх середовищ життя (водної, наземно-повітряної, грунтової, організмової), але і вкрай важких за фізико-хімічними параметрами умов. Наприклад, деякі організми виносять температури, приблизно до значень абсолютного нуля - 273 °С, мікроорганізми зустрічаються в термальних джерелах з температурами до 140 ° С, у водах атомних реакторів, в безкисневому середовищі, в льодових панцирах і т. п.

5. Висока швидкість протікання реакцій. Вона на декілька порядків (у сотні, тисячі разів) більша, ніж в неживій речовині. Про цю властивість можна судити за швидкістю переробки речовини організмами в процесі життєдіяльності. Наприклад, гусениці деяких комах вживають за день кількість їжі, яка в 100-200 разів більше ваги їх тіла. Особливо активні організми-грунтоїди. Дощові черви (маса їхніх тіл приблизно в 10 разів більше біомаси всього людства) за 150-200 років пропускають через свої організми весь однометровий шар грунту.

 Вражають приклади чисто механічної діяльності деяких організмів, наприклад риючих тварин (бабаків, ховрахів та ін.), які в результаті переробки великих мас грунту створюють своєрідний ландшафт. За уявленнями В. І. Вернадського, практично всі осадові породи, а це шар до 3 км, на 95-99% перероблені живими організмами. Навіть такі колоссальні запаси води, які є в біосфері, розкладаються в процесі фотосинтезу за 5-6 млн. років, вуглекислота ж проходить через живі організми в процесі фотосинтезу кожні 6-7 років.

6. Висока швидкість оновлення живої речовини в середньому для біосфери становить 8 років, при цьому для суші -14 років, а для океану, де переважають організми з коротким періодом життя (наприклад, планктон), - 33 дні. 

Всі перелічені та інші властивості живої речовини обумо влюються концентрацією в ній великих запасів енергії. 

В. І. Вернадський виділяв дев'ять функцій живої речовини: газову, кисневу, окислювальну, кальцієву, відновлювальну, концентраційну та інші. В даний час назва цих функцій дещо змінена, деякі з них об'єднані. У відповідність до класифікації А. В. Лапо (1987) вони поділяються:

1. Енергетична. Пов'язана з накопиченням енергії в процесі фотосинтезу, передачею її по ланцюгах живлення, розсіюванням. Енергетична функція живої речовини знайшла відображення у двох біогеохімічних принципах, сформульованих В. І. Вернадським. Відповідно до першого з них геохімічна біогенна енергія прагне в біосфері до максимального прояву. Другий принцип говорить, що в процесі еволюції виживають ті організми, які своїм життям збільшують геохімічну енергію.

2. Газова - здатність змінювати і підтримувати визначений газовий склад середовища проживання і атмосфери в цілому. включення вуглецю в процеси фотосинтезу, а потім в ланцюзі харчування обумовлювало акумуляцію його в біогенній речовині (органічні залишки, вапняки і т. п.) У результаті цього йшло поступове зменшення вмісту вуглецю і його сполук, перш за все двоокису (СО₂ ) в атмосфері з десятків відсотків до сучасних 0,03%. Це ж відноситься до накопичення в атмосфері кисню, синтезу озону та інших процесів.

З газовою функцією в даний час зв'язують два переломних періоди (точки) в розвитку біосфери. Перший з них відноситься до часу, коли вміст кисню в атмосфері досяг приблизно 1% від сучасного рівня (перша точка Пастера). Це зумовило появу перших аеробних організмів (здатних жити тільки в середовищі, що містить кисень Це сталося приблизно 1,2 млрд. років тому. Другий переломний період у вмісті кисню пов'язують з періодом, коли концентрація його досягла приблизно 10% від сучасної (друга точка Пастера). Це створило умови для синтезу озону і утворення озонового екрана у верхніх шарах атмосфери, що зумовило можливість освоєння організмами суші (до цього функцію захисту організмів від згубних ультрафіолетових променів виконувала вода, під шаром якої існувало життя).

3. Окислювально-відновна. Пов'язана з інтенсифікацією під впливом живої речовини процесів як окислення, завдяки збагаченню середовища киснем, так і відновлення перш за все в тих випадках, коли йде розкладання органічних речовин при дефіциті кисню. 

4. Концентраційна - здатність організмів концентрувати у своєму тілі розсіяні хімічні елементи, підвищуючи їх утримання в порівнянні з навколишнім середовищем організми на кілька порядків (по марганцю, наприклад, в тілі окремих організмів - в мільйони разів). 

5. Деструктивна - руйнування організмами та продуктами їх життєдіяльності як самих залишків органічної речовини, так і косних речовин. Основний механізм цієї функції пов'язаний з кругообігом речовин. Найбільш істотну роль у цьому від ношенні виконують нижчі форми життя - гриби, бактерії (деструктори, редуценти).

6. Транспортна - перенесення речовини і енергії в результаті активної форми руху організмів. Часто таке перенесення здійснюється на колосальні відстані, наприклад, при міграціях і кочовках тварин. 

7. Середотворююча. Ця функція є значною мірою інтегративною (результат спільної дії інших функцій). З нею в кінцевому рахунку пов'язане перетворення фізико-хімічних параметрів середовища. Цю функцію можна розглядати у широкому і більш вузькому планах.

У широкому розумінні результатом даної функції є вся природне середовище. Вона створена живими організмами, вони ж і підтримують у відносно стабільному стані її параметри практично у всій геосфері.

У вужчому плані средотворююча функція живї речовини проявляється, наприклад, в утворенню грунтів. В. І. Вернадський грунт називав біокосним тілом, підкреслюючи тим самим велику роль живих організмів в її створені та існуванні. 

8. Поряд з концентраційною функцією живої речовини виявляється протилежна їй за результатами - розсіююча. Вона проявляється через трофічну та транспортну діяльність організмів. Наприклад, розсіювання речовини при виділенні організмами екскрементів, загибелі організмів при різного роду переміщення в просторі, зміну покривів. Залізо гемоглобіну крові розсіюється, наприклад, кровоссальними комахами і т. п.

Інформаційна функція живої речовини, виражається у тому, що живі організми та їх спільноти накопичують певну інформацію, закріплюють її в спадкових структурах і потім передають наступним поколінням. Це один із проявів адаптаційних механізмів.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: