Вопрос 2. Живое вещество биосферы, его свойства и функции
Все количество живых организмов на Земле образует единое целое - живое вещество планеты.
По своему активному воздействию на окружающую среду, живое вещество занимает особое место и отличается от других оболочек земного шара, так же, как живая материя отличается от мертвой.
Работа живого вещества в биосфере проявляется в двух основных формах:
- биохимической, связанной с превращением живой материи и выделением во внешнюю среду продуктов метаболизма (обмена веществ)
- механической, выражающейся в процессе прохождения компонентов пищи через желудочный тракт и перемещении самого живого вещества в ходе жизнедеятельности. Еще Ч. Дарвин подсчитал, что почвенный пласт мощностью 1 метр, дождевые черви пропускают через свой кишечник за 200 лет.
Помимо общебиологических, живое вещество обладает целым рядом специфических свойств:
Живое вещество биосферы характеризуется огромной свободной энергией, причем ее количество прямо пропорционально массе живого вещества.
Периодически в природе происходят всплески энергии, с ее резким увеличением образуется колоссальное скопление живого вещества. Например, в период массового размножения, во время воспроизводства себе подобных площадь расположения саранчи достигает 120 км длины, 20 км. ширины.
В живом веществе реакции происходят в тысячи, а иногда в миллионы раз быстрее, чем в неживой материи, благодаря наличию особых ферментов. Например, некоторые гусеницы потребляют и перерабатывают в сутки пищи в 200 раз больше, чем весят сами. Необходимо отметить, что слагающие живое вещество индивидуальные химические соединения - белки, ферменты - устойчивы только в живых организмах.
Живое вещество заполняет собой все возможное пространство как за счет пассивного движения (размножение), так и за счет активного - направленного перемещения.
Живое вещество обнаруживает значительно большее морфологическое и химическое разнообразие, чем неживое.
Например, различия между вирусом и африканским слоном гораздо значительнее, чем между песчинкой и горой Эльбрус.
Известно более 2 миллионов органических соединений, входящих в состав живого вещества, в то время как природных соединений (минералов) неживой природы всего около 2 тысяч.
Живое вещество представлено в биосфере в виде дискретных (отдельных, самостоятельных) тел - организмов, размеры которых варьируются в необыкновенно широких пределах.
Индивидуальные организмы, образуя популяции и биоценозы, создают бесконечное разнообразие окружающего нас мира. (Даже однообразие пустыни кажущееся)
Живое вещество существует на Земле в форме непрерывного чередования поколений и генетически связано с живым веществом прошлых геологических эпох. Доказательством служит неизменное число хромосом у особей одного вида на протяжении всего времени его существования.
Характерная черта живого вещества - эволюционный процесс. Воспроизводство организмов происходит не по типу абсолютного клонирования предыдущих поколений, а путем морфологических и биологических изменений.
(Человек, имея значительное сходство со своими предками, отличается от них рядом особенностей)
ФУНКЦИИ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА (по В И. Вернадскому)
Энергетическая функция представляется в
– ассимиляции солнечной энергии при фотосинтезе
- химическая энергия путем разложения энергонасыщенных веществ
- передаче энергии по пищевым цепям
Например, академик В.Л. Комаров говорил, что только жизнь может удерживать солнечный луч на Земле миллионы лет (например, в качестве каменного угля)
Концентрационная функция – избирательное поглощение живыми организмами определенных видов веществ и накопление их в больших концентрациях, чем содержит окружающая среда. Например, накопление некоторых элементов и веществ в организмах делает небезопасным употребление их в пищу, даже если эти элементы в окружающей среде находятся в безопасных для здоровья количествах. Это явление лежит в основе нитритной и нитратной проблем. Азотные удобрения, внесенные на поля, накапливаются в форме нитратов и нитритов в растениях и вызывают тяжелые генетические заболевания у человека (африканские племена убивают тигров с помощью пестецидных удобрений для растений, называя эти удобрения голубая смерть)
Деструктивная функция проявляется в минерализации органического вещества после смерти организмов и вовлечении его в биологический круговорот. Решающая роль в этом принадлежит редуцентам. Если бы живое вещество не реализовывало эту функцию за последний миллиард лет, то на планете накопилась бы масса органического вещества, превышающая массу земной коры в 10 раз.
Средообразующая функция заключается в преобразовании физико-химических параметров среды в результате процессов жизнедеятельности. В.И. Вернадский писал: «Организм имеет дело со средой, к которой не только приспособлен сам, но и которая приспособлена к нему».
Например, почва
+ механическое и химическое воздействие на почву оказывают дождевые черви, тем самым обогащая ее воздухом
+ корневые системы растений предохраняют почву от эрозии, что особенно важно в горных условиях
- разрушения напочвенного покрова почвы в результате чрезмерного выпаса скота ведет к деградации пастбищ.
+ разложение лесного опада в лиственных, сосновых и еловых лесах способствует увеличению кислотности почвы, а разложение опада некоторых растений (лещина, бузина, липа) способствует нейтрализации почвы.
Поэтому все древесные породы делятся на почвоухудшающие и почвоулучшающие. Все породы деревьев, произрастающих в дубравах, являются почвоулучшающими.
Средообразующая роль живого вещества тем эффективнее, чем сложнее биоценозы. Например, смешанный лес оказывает на окружающую среду более смягчающее действие, чем агроценозы.
Транспортная функция заключается в переносе вещества вопреки силе тяготения и в горизонтальном направлении.
Все неживое само по себе перемещается сверху вниз
-движение воды
-ледников
-лавин
-селей
-дождь, снег
Живому же веществу свойственно движение против силы тяжести - полеты птиц, движения рыб, насекомых.
Таким образом, живое вещество есть самая мощная сила, растущая во времени.