Лекция 2 биосфера

Учение Вернадского о биосфере, роль живого вещества в существовании глобальной экологической системы. Химические и физиологические особенности живых систем. Механизмы стабилизации (гомеостаз и саморегулирование) и термодинамика биологических систем.

Строение биосферы и ее функции. Обобщенный принцип Ле Шателье – Брауна.

Биосфера (от греч. bios – жизнь, sphaira – шар) – область обитания живых организмов (живая оболочка Земли), состав, структура и энергетика которой определяются и контролируются планетарной совокупностью живых организмов – биотой. Термин “биосфера” впервые ввел австрийский геолог Эдуард Зюсс (1873). Развитие учения о биосфере принадлежит В. И. Вернадскому. По В. И. Вернадскому “биосфера представляет собой определенную геологическую оболочку, резко отличную от всех других оболочек нашей планеты”. Он отмечал, что биосфера – это не просто пространство, где обитают живые организмы, но и все геохимические процессы на Земле, формирование лика Земли, связаны с живыми существами. В. И. Вернадский отмечал, что живое вещество аккумулирует энергию космоса, трансформирует ее в энергию земных процессов (химическую, механическую, тепловую, электрическую), непрерывно обменивается веществом с неживой материей, обеспечивая образование нового живого вещества и определяя тем самым эволюцию биосферы. Неживые тела не способны самопроизвольно осуществлять столь сложные преобразования энергии в естественных процессах. Вернадский пришел к выводу, что жизнь может существовать только в форме гигантской системы – биосферы. Изменяются виды живых организмов, изменяется и биосфера. Их развитие связано между собой и подчиняется определенным законам.

Вещество биосферы сложно и имеет, по мнению Вернадского, несколько компонентов [3].

1. Живое вещество – совокупность всех живых организмов на планете (микроорганизмов, растений, животных).

2. Косное вещество (твердое, жидкое, газообразное) – вещество неорганического происхождения, т. е. образуемое в процессах, в которых живое вещество не участвует (магматические руды, продукты их преобразования абиогенного и т. д.).

3. Биогенное вещество – вещество, создаваемое и перерабатываемое живыми организмами на протяжении геологической истории (торф, уголь, битумы, известняки, нефть и т. д.). К ним же относят химические соединения или элементы, необходимые для поддержания жизни.

4. Биокосное вещество – вещество, которое создается одновременно в процессах жизнедеятельности живых организмов и в процессах неорганической природы, причем организмы играют ведущую роль (вода, почвы, илы).

5. Вещества, находящиеся в процессе радиоактивного распада (радиоактивные элементы).

6. Рассеянные атомы, непрерывно образующиеся из различных видов земного вещества под влиянием космического излучения.

7. Вещество космического происхождения (космическая пыль, обломки метеоритов и т. д.)

Важнейшие компоненты биосферы по качеству и значительные по количеству – первые четыре вида вещества. Как мы уже сказали, все геохимические процессы на Земле связаны с живыми существами. В чем же состоят особенности живого вещества?