Живое вещество биосферы

Тип работы: Материал
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 11 страниц
В избранное:

Живое вещество биосферы
Одним из центральных звеньев концепции биосферы является учение о живом
веществе. Исследуя процессы миграции атомов в биосфере, В.И.Вернадский
пришел к выводу, что “нигде не существуют органические соединения,
независимые от живого вещества”. Позже он формулирует понятие “живого
вещества”: “Живое вещество биосферы есть совокупность ее живых организмов...
Я буду называть совокупность организмов, сведенных к их весу, химическому
составу и энергии, живым веществом”.[1] Главное предназначение живого
вещества и его неотъемлемый атрибут – накопление свободной энергии в
биосфере.
В.И.Вернадский классифицировал живое вещество на однородное и неоднородное.
Первое в его представлении – это родовое, видовое вещество и т. п., а
второе представлено закономерными смесями живых веществ.
Жизнь на нашей планете существует в неклеточной и клеточной формах.
Неклеточная форма живого вещества представлена вирусами, которые лишены
раздражимости и собственного синтеза белка. Вирусы могут размножаться
только внутри определенных живых клеток. Клеточные формы жизни представлены
прокариотами и эукариотами. К прокариотам относятся различные бактерии.
Эукариоты – это все высшие животные и растения, а также одноклеточные и
многоклеточные водоросли, грибы и простейшие.
Наряду с живым веществом В.И. Вернадский вводит понятие косного вещества -
горные породы, жидкие и газообразные тела, в совокупности с живым веществом
образуют биосферу. Между живым и косным веществом существует непрерывно
идущая связь во время дыхания, питания, размножения живого вещества:
миграция атомов из косных тел биосферы в живые и обратно.
В.И. Вернадский выделил характерные особенности живого вещества:
- огромная свободная энергия;
- высокая скорость протекания химических реакций по сравнению с веществом
неживым;
- слагающие химические соединения живого вещества устойчивы только в живых
организмах;
- две формы движения – пассивная, определяемая их ростом и размножением, и
активная, осуществляемая за счет направленного перемещения;
- гораздо большее морфологическое и химическое разнообразие, чем для
неживой природы;
- при огромном разнообразии химического состава организмов они построены в
основном из белков, содержащих одни и те же аминокислоты, генетическая
информация любого организма зашифрована в каждой его клетке;
- существует только в форме непрерывного чередования поколений.
- со сменой поколений идет эволюция живого вещества. [2]
Живое вещество в биосфере выполняет ряд фундаментальных функций
планетарного масштаба.
Энергетическая функция. Чтобы биосфера могла существовать и развиваться, ей
необходима энергия, собственных источников которой она не имеет. Главным
источником энергии для биосферы является Солнце. Энергетический вклад
других поставщиков (внутреннее тепло Земли, энергия приливов, излучение
космоса) в функционирование биосферы по сравнению с Солнцем ничтожно мал
(около 0,5% от всей энергии, поступающей в биосферу).
Первичным звеном поглощения солнечной лучистой энергии являются растения,
которые преобразуют ее в концентрированную энергию химических связей, или
энергию пищи. Без этого процесса накопления и передачи энергии живым
веществом невозможно было бы развитие жизни на Земле и образование
современной биосферы.
Жизнь сводится к непрерывной последовательности роста, самовоспроизведения
и синтеза сложных химических соединений. Без переноса энергии,
сопровождающего эти процессы, невозможно было бы ни существование самой
жизни, ни образование надорганизменных систем всех уровней организации.
Чтобы биосфера существовала, она должна получать и накапливать энергию
извне.
Главную роль в становлении и последующем развитии биосферы сыграл
фотосинтез. В результате фотосинтеза растительность земного шара ежегодно
усваивает около 200 млрд. т углекислого газа и выделяет в атмосферу
примерно 145 млрд. т свободного кислорода, при этом образуется более 100
млрд. т органического вещества. Если бы не жизнедеятельность растений,
исключительно активные молекулы кислорода вступили бы в различные
химические реакции, и свободный кислород исчез бы из атмосферы примерно за
10 тыс. лет.
В отличие от зеленых растений некоторые группы бактерий синтезируют
органическое вещество за счет не солнечной энергии, а энергии, выделяющейся
в процессе реакций окисления серных и азотных соединений. Этот процесс
именуется хемосинтезом. В накоплении органического вещества в биосфере он,
по сравнению с фотосинтезом, играет ничтожно малую роль.
Синтезированные зелеными растениями и хемобактериями органические вещества
(сахара, белки и др.), последовательно переходя от одних организмов к
другим в процессе их питания, переносят заключенную в них энергию. Растения
поедают растительноядные животные, которые в свою очередь становятся
жертвами хищников и т. д. Этот последовательный и упорядоченный поток
энергии является следствием энергетической функции живого вещества в
биосфере.
Средообразующая функция. Окружающая живое вещество физико-химическая среда
изменена вследствие его функционирования до такой степени, что биотические
и абиотические процессы оказались неразделимыми. В результате их
взаимовлияния живые организмы преобразуют среду своего обитания или
поддерживают ее в таком состоянии, которое удовлетворяет условиям их
существования. Выполняя средообразующие функции, живые организмы
контролируют состояние окружающей среды.
Средообразующая роль живого вещества в биосфере имеет, по В.И.Вернадскому,
химическое проявление и выражается в соответствующих биогеохимических
функциях, которые свидетельствуют об участии живых организмов в химических
процессах изменения вещественного состава биосферы. Живое вещество
выполняет следующие биогеохимические функции: газовые, концентрационные,
окислительно-восстановительные, биохимические и биогеохимические.
Газовые функции заключаются в участии живых организмов в миграции газов и
их превращениях. В зависимости от того, о каких газах идет речь, выделяется
несколько газовых функций:
1. Кислородно-диоксидуглеродная – создание основной массы свободного
кислорода на планете.
2. Диоксидуглеродная, не зависимая от кислородной – образование биогенной
угольной кислоты как следствие дыхания животных, грибов и бактерий.
3. Озонная и пероксидводородная – образование озона (и, возможно, пероксида
водорода).
4. Азотная – создание основной массы свободного азота тропосферы за счет
выделения его азотовыделяющими бактериями при разложении органического
вещества.
5. Углеводородная – осуществление превращений многих биогенных газов, роль
которых в биосфере огромна. К их числу относятся, например, природный газ,
терпены, содержащиеся в эфирных маслах, скипидаре и обусловливающие аромат
цветов, запах хвойных.
Вследствие выполнения живым веществом газовых биогеохимических функций в
течение геологического развития Земли сложились современный химический
состав атмосферы с уникально высоким содержанием кислорода и низким
содержанием углекислого газа, а также умеренные температурные условия.
Концентрационные функции связаны с аккумуляцией живыми организмами из
внешней среды химических элементов – водорода, углерода, азота, кислорода,
кальция, магния, натрия, калия, фосфора и многих других, включая тяжелые
металлы. Отмирание живого вещества (естественная смерть или случайная
гибель), особенно массовое, приводит к аномально высокому содержанию
большинства этих элементов в почве и литосфере вплоть до образования горных
пород однородного химического состава.
Вследствие выполнения окислительно-восстановительных функций осуществляются
химические превращения веществ, содержащих атомы с переменной валентностью.
Биохимические функции связаны с жизнедеятельностью живых организмов – их
питанием, дыханием, размножением, смертью и последующим разрушением тел. В
результате происходит химическое превращение живого вещества сначала в
биокосное, а затем, после умирания, в косное.
Биогеохимические функции, связанные с деятельностью человека, обеспечили
большие изменения химических и биохимических процессов в биосфере,
способствуют становлению ее нового эволюционного состояния – ноосферы. [3]
Кроме указанных, к функциям живого вещества в биосфере следует отнести
также водную, которая связана с биогенным круговоротом воды, имеющим важное
значение в круговороте воды на планете.
Выполняя перечисленные функции, живое вещество адаптируется к окружающей
среде и приспосабливает ее к своим биологическим потребностям. При этом
живое вещество и среда его обитания развиваются как единое целое, однако
контроль над состоянием среды осуществляют живые организмы.
Классификация живых организмов по способу питания
Сапpофаги - животные, поедающие тpупы и экскременты (воpоны, галки, гиены,
оpлы-стеpвятники, жуки-навозники, мухи и т.п.). Погибшие оpганизмы обpазуют
детpит: запас оpганического вещества, котоpый как бы выключен на какое то
вpемя из кpугообоpота оpганики. Детpит пеpеpабатывают сапpофаги и pедуценты
(редуцере - возвращать назад, лат.). Собственно pедуценты - микpооpганизмы,
pазлагающие оpганическое вещество - детpит и экскpименты животных до
минеpальных солей, котоpые возвpащаются чеpез почвенные pаствоpы обpатно
коpням pастений. Пеpеpаботка детpита, напpимеp упавших дpевесных стволов,
пpоцесс достаточно длительный.
Множество оpганизмов - детpитофагов живет в почве, коpолем почвы может быть
назван дождевой чеpвь, поедающий отмеpшие ткани pастений. Пpопуская их
чеpез свой кишечник он превращает их в экскременты с высоким содержанием
органических веществ. Это один из активных производителей почвенного
гумуса. Масса дождевых чеpвей в почвах высокопродуктивных экосистем может
быть выше массы наземных животных. Связи пpи котоpых одни оpганизмы
поедают дpугие оpганизмы или их останки ... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.