Живу речовину. Функції живої речовини в біосфері
Земна поверхня не містить більш могутньою, постійно діючої, динамічної сили, ніж живі організми. Згідно з ученням про живу речовину, за даною оболонкою закріплюється космічна функція, яка виступає сполучною ланкою між Землею і космічним простором. Беручи участь в процесі фотосинтезу, обміну та перетворення природних речовин, жива речовина здійснює неуявну хімічну роботу.
Концепція живої речовини В. І. Вернадського
Поняття про живу речовину розроблено прославленим вченим В. І. Вернадським, який окремо розглянув біологічну масу серед сукупності інших типів органічних речовин, що формують біосферу земної кулі. На думку дослідника, живі організми становлять мізерну частку біосфери. Однак саме їх життєдіяльність найбільш відчутно відбивається на формуванні навколишнього світу.
Згідно концепції вченого, жива речовина біосфери складається як з органічних, так і неорганічних речовин. Головною специфічною особливістю живої речовини виступає наявність величезного енергетичного потенціалу. У плані вивільнення вільної енергії в неорганічної середовищі планети з живою речовиною можуть зрівнятися лише вулканічні лавові потоки. Основною відмінністю між неживим і живим речовиною виступає швидкість течії хімічних реакцій, які в останньому випадку відбуваються в мільйони разів швидше.
Виходячи з вчення професора Вернадського, присутність живої речовини в земній біосфері може проявлятися в декількох формах:
- біохімічної (участь в обміні хімічних речовин, формування геологічних оболонок);
- механічної (безпосередній вплив біомаси на перетворення матеріального світу).
Біохімічна форма «діяльності» біомаси планети проявляється в безперервному обміні речовин між навколишнім середовищем і організмами в ході перетравлення їжі, побудови тіла. Механічний вплив живої речовини на навколишній світ полягає в циклічному переміщенні речовин в ході життєдіяльності організмів.
Біохімічні принципи
Отримати повне уявлення про те «обсязі роботи», яку здійснює жива речовина в процесі життєдіяльності, дозволяють кілька наукових положень, відомих під назвою біохімічні принципи:
- рух атомів хімічних речовин при біогенної міграції завжди тяжіє до досягнення максимально можливих проявів;
- еволюційне перетворення видів рухається в напрямку, сприятливому посиленню міграції атомів елементів;
- існування біомаси обумовлено наявністю сонячної енергії;
- жива речовина планети укладено в безперервний круговорот обміну хімічними речовинами з космічною середовищем.
Відображення життєдіяльності живої речовини на функціонуванні біосфери
Життя виникла у формі біосфери завдяки здатності органічної маси до розмноження, росту та еволюції форм. Спочатку жива оболонка планети являла собою комплекс органічних речовин, що утворюють круговорот елементів. У ході розвитку і перетворення живих організмів живе речовина отримала здатність функціонувати не тільки у вигляді безперервного потоку енергії, а й еволюціонувати як комплексна система.
Нові види органічної оболонки Земної кулі не просто знаходять своє коріння в попередніх формах. Їх виникнення обумовлено перебігом специфічних біогенних процесів у природному середовищі, що, в свою чергу, впливає на все живе речовина, клітини живих організмів. Кожна стадія еволюції біосфери характеризується помітними змінами в її матеріально-енергетичній структурі. Таким чином, виникають нові системи відсталого і живої речовини планети.
Зростання впливу біомаси на зміну відсталих систем планети помітний при дослідженні всіх без винятку епох. Обумовлено це, в першу чергу, підвищенням акумуляції сонячної енергії, а також зростанням інтенсивності та ємності біологічного кругообігу елементів. Зміна середовища завжди зумовлює виникнення нових сложноорганізованних форм життя.
Функції живої речовини в біосфері
Вперше функції біомаси були розглянуті всі тим же Вернадським при написанні знаменитого праці під назвою «Біосфера». Тут учений виділяє дев'ять функцій живої речовини: кисневу, кальцієву, газову, окислительную, відновну, що руйнує, концентрационную, відновну, метаболічну, дихальну.
Розробка сучасних концепцій про живу речовину біосфери призвела до істотного скорочення кількості функцій живої речовини і їх об'єднанню в нові групи. Саме про них піде мова далі.
Енергетичні функції живої речовини
Якщо говорити про енергетичні функціях живої речовини, то покладені вони, насамперед, на рослини, які мають здатність до фотосинтезу і перетворення сонячної енергії в різноманітні органічні сполуки.
Енергетичні потоки, які виходять від Сонця, є для рослин справжнім даром електромагнітної природи. Більше 90% енергії, що надходить в біосферу планети, поглинається літосферою, атмосферою і гідросферою, а також бере безпосередню участь у перебігу хімічних процесів.
Функції живої речовини, спрямовані на перетворення енергії зеленими рослинами, є основним механізмом живої речовини. Без наявності процесів передачі та накопичення сонячної енергії розвиток життя на планеті виявилося б під питанням.
Деструктивні функції живих організмів
Здатність до мінералізації органічних сполук, хімічне розкладання порід, відмерлої органіки, залучення мінералів в круговорот руху біомаси - все це деструктивні функції живої речовини в біосфері. Головною рушійною силою деструктивних функцій біосфери є бактерії, гриби та інші мікроорганізми.
Змертвілі органічні сполуки розкладаються до стану речовин неорганічного характеру (води, аміаку, вуглекислого газу, метану, сірководню), повертаючись в початковий круговорот матерії.
Окрему увагу заслуговує деструктивний вплив організмів на гірські породи. Завдяки круговороту речовин, земна кора поповнюється мінеральними складовими, що вивільняються з літосфери. Беручи участь в розкладанні мінералів, живі організми тим самим включають в круговорот біосфери цілий комплекс найважливіших хімічних елементів.
Концентраційні функції
Виборче накопичення речовин у природі, їх розподіл, круговорот живої речовини - все це формує концентраційні функції біосфери. Серед найбільш активних концентраторів хімічних елементів особлива роль відводиться мікроорганізмам.
Побудова кістяків окремих представників тваринного світу зумовлено використанням розсіяних мінеральних речовин. Яскравими прикладами застосування концентрованих природних елементів виступають молюски, діатомові і вапняні водорості, корали, радіолярії, крем'яні губки.
Газові функції
Основою газового властивості живої речовини виступає розподіл живими організмами газоподібних речовин. Відштовхуючись від типу преутворених газів, виділяють цілий ряд окремих газових функцій:
- Кіслородообразующую - відновлення кисневого запасу планети у вільному вигляді.
- Диоксидно - формування біогенних вугільних кислот в результаті дихання представників тваринного світу.
- Озону - утворення озону, що сприяє запобіганню біомаси від деструктивного впливу сонячної радіації.
- Азотну - створення вільного азоту при розкладанні речовин органічного походження.
Средообразующие функції
Біомаса має здатність до перетворення фізичних і хімічних параметрів навколишнього середовища для створення умов, які відповідають потребам живих організмів. Як приклад можна виділити рослинну середу, життєдіяльність якої сприяє підвищенню вологості повітря, регуляції поверхневих стоків, збагаченню атмосфери киснем. Певною мірою средообразующие функції є результатом всіх вищезазначених властивостей живої речовини.
Роль людини у формуванні біосфери
Поява людини як окремого виду відбилося на виникненні революційного фактора еволюції біологічної маси - усвідомленому перетворенні навколишнього світу. Технічний і науковий прогрес є не просто явищем соціального життя людської істоти, але в деякому роді відноситься до природних процесів еволюції всього живого.
Людство споконвіку перетворював жива речовина біосфери, що відбилося на підвищенні швидкості міграції атомів хімічного середовища, трансформації окремих геосфер, накопиченні енергетичних потоків в біосфері, зміні вигляду Земної кулі. В даний час людина розглядається не просто як вид, але також сила, здатна змінювати оболонки планети, що в свою чергу є специфічним фактором еволюції.
Природне прагнення до зростання чисельності виду призвело людський вид до активного використання відновлюваних і невідновних ресурсів біосфери, джерел енергії, речовин, похованих в оболонках планети. Витіснення окремих представників тваринного світу з природних ареалів проживання, знищення видів з споживчої метою, техногенне перетворення параметрів навколишнього середовища - все це тягне за собою зникнення найважливіших елементів біосфери.
