Живое вещество биосферы

В.И. Вернадский в своём учении показал, что все организмы Земли образуют единое «живое вещество». Так как вещество и энергию для обмена веществ организмы поглощают из окружающей среды, они преобразуют её уже только тем, что живут. Современные свойства жизни в значительной степени определены влиянием обитающих в них организмов. Происхождение и свойства почвы целиком обусловлены деятельностью живых организмов. Только они производят и разлагают органическое вещество, формируют структуру почвы, её химизм и плодородие.

В водной среде живые организмы влияют на химический состав воды, поглощая вещества и выделяя в неё продукты жизнедеятельности. Растения выделяют кислород, который растворяется частично в воде. Животные-фильтраторы пропускают через себя огромное количество воды, изымая из неё органические вещества и растворённые соли. Подсчитано, что фильтраторы Большого Барьерного рифа (Австралия) в течение 5 лет профильтровывают весь объём Тихого океана. Для многих животных характерно накопление определённых солей. Отмирая, они образуют отложения известняков, кремнезёма, доломитов, формируя таким образом геологическую структуру морского дна. Живое вещество производит гигантскую геохимическую работу в биосфере, полностью преобразовав оболочки Земли за время своего существования. Различают ряд функций живого вещества, которые играют исключительно важную роль в планетарных процессах.

1. Энергетическая функция состоит в осуществлении связи биосферно-планетарных явлений с излучением космоса, прежде всего с солнечной радиацией. Основой этой функции является фотосинтез, в процессе которого происходят связывание солнечной энергии, преобразование её в химическую и запасание в виде органического вещества.

2. Газовая функция – это способность организмов создавать и поддерживать определённый газовый состав среды обитания и атмосферы в целом. Кислород атмосферы накоплен за счёт фотосинтеза. Это создало условия для синтеза озона в верхних слоях тропосферы и образования озонового экрана, что обусловило возможность освоения организмами наземной среды. Расходуется кислород в процессах дыхания, выветривания горных пород, горения, минерализации органического вещества и на окисление минеральных веществ.

Углекислый газ поступает в атмосферу за счёт дыхания всех организмов, процессов гниения, брожения, горения. Часть его выделяется при вулканических извержениях из мантии Земли. Расходуется углекислый газ в процессах синтеза органических соединений, а также на выветривание горных пород и образование карбонатов.

Азот атмосферы способны усваивать и превращать в другие соединения, которые используются для построения своего тела, многие прокариотные организмы. Благодаря им молекулярный азот переходит в доступные растениям соединения и включается в цепи питания и разложения.

К газам биогенного происхождения относятся также метан, сероводород, многие другие летучие соединения, создаваемые живым веществом.

3. Концентрационная функция проявляется в извлечении и накоплении живыми организмами биогенных элементов из окружающей среды, которые используются для построения их тела. Концентрация этих элементов в телах организмов в сотни и тысячи раз выше, чем во внешней среде. Отмирая, организмы образуют отложения органических пород – известняков, доломитов, кремнезёма, других осадочных пород. Отложения осадочных пород формировали химизм воды, рельеф дна океанов и морей, участвовали в становлении рельефа континентов и в образовании различных типов почв.

4. Деструкционная функция связана с разложением остатков мёртвых организмов. При этом происходит минерализация органического вещества, т. е. превращение его в неорганическое (СО₂, Н₂О, NН₃, минеральные соли). Разложение органического вещества начинается с участием животных (измельчают, переваривают), а завершается бактериями и грибами. Часть промежуточных веществ распада преобразуется в гумус почвы. В тропических лесах опад органических веществ разлагается за 1–2 года, в лиственных лесах умеренной зоны – за 2–4 года, в хвойных – за 4–5 лет. Интенсивность минерализации зависит от температуры, влажности, видового состава организмов.

5. Окислительно-восстановительная функция заключается в способности организмов осуществлять процессы окисления и восстановления неорганических веществ (хемосинтез). В результате образуются месторождения серы, сульфидных, железных и марганцевых руд. Благодаря этому вовлекаются в круговорот элементы из неживой природы.

6. Транспортная функция – перенос, рассеивание химических элементов в результате перемещения, миграций организмов, а также через их трофическую деятельность.

Всё живое вещество Земли ничтожно мало по своей массе по сравнению с массой любой из верхних оболочек Земли (атмосферы, литосферы, гидросферы). По современным данным общее количество массы живого вещества равно 2420 млрд т (2, 42·10¹² т), в то время как масса атмосферы равна 5, 15·10¹⁵ т, гидросферы – 1, 5·10¹⁸ т, а Земли – 6·10²¹ т. То есть масса живого вещества меньше одной миллиардной массы Земли (0, 4·10^-9 т). Если его равномерно распределить по поверхности планеты, то оно покроет её слоем в 2 см. Однако по своему воздействию на окружающую среду живое вещество занимает особое место и качественно отличается от других оболочек земного шара.

Таким образом, совместная деятельность всех форм жизни активно преобразует свойства основных сред жизни и общие свойства биосферы в целом оказываются в значительной степени созданными живым веществом и благоприятствующими его развитию и функционированию.