ПОЛОЖЕНИЕ. Все живе в біосфері утворює живу речовину

Все живе в біосфері утворює живу речовину. Зараз нараховують 0,5 млн. видів рослин і 1,5 млн. (за іншими даними 2 млн.) видів тварин, у тому числі хребетних 42 тис, членистоногих – 1 млн. видів.

Життя зародилось в океані, однак сьогодні більшість організмів живе на суші. У Світовому океані нині налічують 160 тис. видів тварин і рослин, за кількістю перше місце посідають молюски (60 тис. видів), друге – ракоподібні (20 тис. видів), третє – риби (16 тис. видів).

Жива речовина нашої планети існує у вигляді великої кількості організмів із своїми індивідуальними ознаками різноманітністю форм і розмірів. Серед живих організмів зустрічаються дуже різні за розмірами мікроорганізми і багатоклітинні тварини і рослини великих розмірів.

Органічний світ суші у видовому відношенні більш різноманітний, ніж органічний світ водного середовища. Якщо кількість видів сухопутних тварин складає 93%, то водних – лише 3%. Для рослин характерне аналогічне співвідношення. На наземні флори припадає 92% видів і 8% на водні. Наведені цифри свідчать про те, що можливості для видоутворення на суші були більш сприятливі, ніж у водному середовищі.

Для порівняння кількості живих організмів використовують поняття “біомаса”, “продукція живих організмів” тощо.

Біомаса (гр. bios – життя + massa - тісто) – загальна маса особин одного виду, груп або всього угруповання живих організмів на одиницю площі або об’єму. В середньому на 1 см² земної поверхні припадає 580 мг сухої органічної речовини. До складу цієї біомаси входить біомаса рослин, тварин, грибів, бактерій. У біосфері біомаса розподілена нерівномірно і змінюється від нуля (крига Антарктиди) до 60 кг/м² (тропічні ліси). Біомаса всієї біосфери – приблизно 1841…2440 млрд. т, що становить близько 0,00001% маси земної кори. Жива речовина, якої так небагато у біосфері, постійно виникаючи і руйнуючись, перетворюючи сонячну енергію в хімічну, виконує величезну геохімічну роботу (газову, концен­траційну, енергетичну, окислювально-відновну, деструктивну).

Біологічна продукція – відтворення біомаси рослин, тварин, грибів і мікроорганізмів, які входять до складу екосистеми, за певний період часу. Найчастіше біопродукція виражається як маса сухої речовини за рік на одиницю площі, або об’єму (води, ґрунту). Розрізняють первинну і вторинну біопродукцію.

Первинна або валова первинна, продукція – це маса органічної речовини та енергії, яка утворюється в процесі фотосинтезу рослин. Валова продукція частково (до 50%) витрачається на дихання самих рослин, решту становить чиста первинна продукція. Щорічно частину чистої продукції (7…10% у наземних і до 40% у морських екосистемах) поїдають гетеротрофи – рослиноїдні тварини та паразити рослин, частина використовується мінералізаторами, частина іде на приріст біомаси.

Чиста продукція і біомаса не завжди перебувають у прямій залежності. Тільки в однорічників співвідношення їх 1:1. У багаторічників співвідношення біомаси і чистої продукції змінюється у широких межах: у лісах вона може досягти 50:1, у лугових і степових угрупованнях – 3:1. В молодих екосистемах біомаса невелика, а чиста продукція переважає. У зрілих екосистемах біомаса досягає максимуму, а чиста продукція – мінімуму У Світовому океані біомаса рослин невелика (3,9 млрд. т), а чиста продукція у 14 разів більша (55 млрд. т). Треба підкреслити, що “мета” у природи і мета людини різна: природа збільшує валову продукцію, а людина – чисту продукцію.

Величина чистої первинної біопродукції біосфери оцінюється авторами по-різному: від 50 млрд. т сухої органічної речовини за рік. Причому, 2/3 її виробляється на суші, 1/3 – в океані. Майже 70% чистої продукції утворюється в лісах Землі. Проте людина інтен­сивно знищує ліси: 20 га за хвилину; 15 млн. га щороку вирубується. Це у 18 разів більше ніж приріст лісів за той самий час.

Розподіляється чиста первинна продукція на Землі дуже нерівномірно і змінюється від 0 до 45 кг/м² у рік: в тундрі – 0,1…3,0 (в середньому – 0,6), в степах – 0,2…5,0 (1,6), напівпустинях – 0,10…4,0 (0,7) кг/м² у рік. Велика маса чистої первинної продукції спостерігається у певних районах Землі. На континентах – у тропіках, в океанах між 40° і 60° північної і південної широт. Саме у цих районах рослини одержують тепло, воду і поживні речовини в оптимальному співвідношенні. Але в загальному плані чиста первинна продукція на земній кулі зменшується із зниженням температури, тобто від екватора до полюсів. Майже 60% усієї продукції суші утворюється в тропіках, 20% - у субтропіках, і 20% на решті територій.

Вторинна біопродукція – маса живої речовини, виробленої гетеротрофами.

Загальна маса живої речовини на Землі була підрахована В.І. Вернадським, який в 1927 році представив наближену величину – 10²¹ г. Однак ця величина була дещо завищеною і з того часу різні дослідники наводять свої оцінки біомаси Землі. Найбільш точними вважають дані, одержані М.І. Базилевич та іншими.

Незалежно від методів підрахунків існують зональні закономір­ності розподілу біомаси організмів на суші та в океані:

* в океані загальна біомаса організмів значно нижча, ніж на суші;

* основна біомаса рослин зосереджена на суші;

* біомаса тварин в океані більша ніж біомаса тварин на суші;

* на суші біомаса рослин перевищує біомасу тварин.

Кріофіли (гр. кріос - холод) - холодолюбні організми, наприклад білий ведмідь, окремі види голотурій, що живуть у воді з температурою не вище одного градуса тепла. Галофоби (гр. галос - сіль і фобос - страх) - організми, що не переносять високої солоності води. Наприклад, після підвищення солоності води в Азовському море різко зменшилася кількість прісноводних риб - судака, тарані, бо їм необхідна опріснена вода. Їх місце зайняли організми, яким необхідна підвищена солоність, наприклад чорноморські медузи, їх атлантичні родичі - гребневик та берое. Галофіли - це морські тварини - медузи, актинії, яким потрібна висока солоність води, це перед усім організми Океану, солоних водоймищ. Стосовно інтенсивності освітлення розрізняють геліофілів (гр. геліос - сонце) - потребують яскравого освітлення, наприклад більшість квіткових, сільськогосподарських рослин, і сциофілів (гр. сци- ос - тінь), наприклад папороті, мохи, деякі тварини, наприклад кріт, землерийка. Водні тварини, середовищем життя яких є гірські річки з швидкою течією - реобіонти (гр. рео - текти). Рослини, які потребують великої кількості атмосферних опадів, високої відносної вологості середовища - гігрофіти. Це перед усім рослини тропіків, де кількість опадів понад 2000 мм за рік. Між всіма групами організмів існують певні зв'язки, за рахунок яких біосфера існує як стійка у часі та просторі система. Це біотичні зв'язки - взаємовідношення між різними організмами. Вони можуть бути прямими і непрямими. Прямі зв'язки здійснюються при безпосередньому впливі одного організму на інший. Непрямі зв'язки виявляються через вплив на зовнішнє середовище життя. Антибіоз - тип біотичного зв'язку, при якому одна із взаємодіючих популяцій виробляє речовину, яка шкідливо впливає на конкуруючу з нею популяцію, а отже негативно впливає на неї. Конкуренція - тип біотичних взаємин, при яких види суперничають один з одним у споживанні однакових ресурсів. Конкуренція внутрішньовидова - суперництво, що відбувається між особинами одного виду, конкуренція міжвидова - суперництво близькоспоріднених видів. Симбіоз (від гр. сим - разом та біо - зв'язок двох різних організмів - симбіонтів, коли між ними існують тісні функціональні, а в багатьох випадках і морфологічні зв'язки. Наприклад, краби співіснують з актиніями, гриби-паразити з рослинами. Симбіоз охоплює всі форми співіснування різних організмів, в тому числі і паразитів. Цей тип зв'язку може проявлятися як на рівні багатоклітинних організмів, так і між окремими клітинами - внутрішньоклітинний симбіоз. При цьому обидва об'єкти мають користь від співіснування. Мутуалізм (лат. - взаємний, обопільний) - форма симбіозу, яка вигідна для обох організмів різних видів, за якого кожен із симбіонтів не може існувати без іншого. Наприклад, жуйні тварини та мікроорганізми їх рубця, і присутність кожного з симбіонтів стає обов'язковим для обох. Коменсалізм (лат. - співтрапезник) - форма симбіозу, при якій один з видів одержує користь, але натомість нічого не дає партнеру.

4) І. Вернадський виділяв рівні (основні структурні компоненти) речовин біосфери. Кожна з цих складових характеризується специфічною, динамічною структурою та організацією.

1) жива речовина (сукупність організмів різних видів).

“Я називатиму живою речовиною сукупність живих організмів, виражену в вазі, хімічному складі, у мірах енергії та характері простору”(В.І.Вернадський).

Жива речовина характеризується також різноманітністю видів і їх чисельністю, а також тенденцією росту їх кількості в процесі еволюції живої природи.

Форми життя дуже різноманітні. Нараховується біля 500 тис видів рослин і біля 1.5млн видів тварин. При всій різноманітності видів, маса живої речовини на Землі відносно невелика 105-106 км3. якщо цю величину прийняти за 1, то маса атмосфери 10, гідросфери 10000, літосфери 100000, а маса всієї Землі 100 млн.

2) біогенна речовина - органо-мінеральні та органічні продукти, створені

організмами (всі форми дендриту, кам'яне вугілля, нафта, газ тощо);

3) нежива (косна, кістякова речовина) - неживі неорганічні сполуки, речовини, в утворенні яких живі організми участі не брали (гірські вивержені породи, мінерали, опади);

4) біокістякова речовина - неорганічні продукти, що утворюються в результаті взаємодії живої і кістякової речовин, (кисень, створений зеленими рослинами; основним видом біокістякової речовини є вода, а основним біокістяковим тілом - грунт; до суміші біогенних речовин з мінеральними породами небіогенного походження відносяться мул, природні води, газо- та нафтоносні сланці, частина осадових карбонатів, ландшафти); сама біосфера є біокістяковою системою.

5) радіоактивні речовини;

6) розсіяні атоми;

7) речовини космічного походження (метеорити).

II. Енергія Сонця - космічне джерело енергії в біосфері. Речовина біосфери приймає космічну енергію і стає активною. Організми трансформують променисту енергію Сонця в хімічну згідно із законами термодинаміки. Залежно від джерела енергії Вернадський говорив про живу речовину І-го і ІІ-го порядків,

III. "Тиск життя". В. І. Вернадський відзначав здатність живої речовини постійно зростати, розрахував швидкість можливого заселення поверхні Землі деякими організмами за умов безперешкодного існування. Так, для деяких бактерій достатньо 1,3 — 1,8 доби для заселення поверхні планети.

Ще одним проявом активності живих організмів є інтенсивність розмноження. За ідеальних умов (теоретично) вона може сягати швидкості звуку., так, одноклітинна водоросль діатомея теоретично здатна за 8 днів утворити масу речовини, що дорівнює масі Землі, а наступного дня подвоїти її.

IV. Роль живих організмів. В.І. Вернадський вперше відзначив геологічну роль живих організмів. Саме завдяки їх діяльності відновний характер давньої атмосфери, в якій переважали NН3, СН4, СО, СО2, змінився на окисний з переважанням N2, О2 та незначним вмістом СО2.

Значення живих організмів:

· акумулюють сонячну енергію, трансформує її в енергію земних процесів (хімічну, механічну, теплову, електричну) - поклади кам’яного вугілля – це сонячна енергія, накопичена зеленими рослинами минулих геологічних епох;

· багато мінералів і гірських порід мають біогенне походження (осадові родовища сірки, заліза, мангану та інших металів), осадові породи вапняків;

· накопичують хімічні елементи у тканинах свого тіла: Fe, Cu, Mn, N, S, P тощо, а також у середовищі життя: земні рослини збагачують атмосферу і воду киснем, накопичують азот у ґрунті;

· більшість хімічних елементів здійснюють кругообіг через біосферу.

· в кінцевому рахунку жива речовина породила склад атмосфери, гідросфери, ґрунту.

· живі організми змінили рельєф земної поверхні, посиливши процеси осадонакопичення, вивітрювання та ерозії;

· впливають на мікроклімат та геофізичні умови свого існування.

V. "Плівки життя". B.I. Вернадський підкреслював повсюдність життя, яке в біосфері поширене в трьох основних середовищах: літосфері, гідросфері та атмосфері.

Одна із основних особливостей живої речовини - це й неймовірно різноманітний розподіл у різних частинах біосфери. Життя слабо розвинене у пустелях, тундрах, на глибині океану, високо у горах, тоді як інших ділянках біосфери - дуже щільне і різноманітне.

Найбільш висока концентрація живої речовини знаходиться на межах розподілу головних середовищ - у ґрунті як граничному шарі між атмосферою та літосферою, у поверхневих шарах океану, на дні водойм і, особливо, у лиманах, на літоралі, де всі три середовища - грунт, вода та повітря знаходяться поряд.

Місця найбільшої концентрації організмів називають «плівками життя».

VI. "Ноосфера". В. І. Вернадський зазначав, що можливості людини з її розумом і технікою такі значні, що вона може втручатись в хід геолого-хімічних процесів Землі і навіть змінювати їх природний напрямок. Людство має усвідомити свою силу і роль у біосфері і тоді настане новий етап її розвитку.

Отже, Вернадський передбачав перехід біосфери в новий стан, так звану сферу розуму -”ноосферу” (noos - в перекладі з грецької: розум, дух), в якій людина стане основною геологічною силою.

Ноосфера - це етап розвитку біосфери, на якому людина, свідомо використовуючи свої знання, буде підтримувати існування біосфери та сприяти її розвитку.

 

ПОЛОЖЕНИЕ