§ 2. ЖИВОЕ ВЕЩЕСТВО

Живое вещество биосферы занимает ничтожное пространство в объеме всего земного шара. Широкое распространение этого термина связано главным образом с работами В.И.Вернадского. Он ясно показал, что все количество живых организмов Земли образует единое целое - живое вещество планеты.

Отметим свойства живого вещества:

  • 1) способность быстро занимать все свободное пространство. В. И. Вернадский назвал это свойство "всюдностью жизни";
  • 2) движение не только пассивное (под действием силы тяжести и т.п.), но и активное;
  • 3) устойчивость (физическая и химическая) при жизни и быстрое разложение после смерти;
  • 4) адаптация к изменяющимся условиям жизни;
  • 5) феноменально высокая скорость протекания химических реакций - в тысячи раз быстрее, чем в неживом веществе;
  • 6) высокая скорость обновления. В среднем для биосферы - за 8 лет, для суши - 14 лет, для океана - 33 дня;

В 1928-1930 гг. В.И. Вернадский описал пять основных биохимических функций живого вещества.

Первая функция - газовая. Большинство газов верхних горизонтов литосферы планеты порождено жизнью. Подземные горючие газы - продукты разложения органических веществ растительного происхождения, ранее захороненных в осадочных породах. Наиболее распространенным является болотный газ - метан СН.

Вторая функция - концентрационная. Организмы накапливают в своих телах многие химические элементы. На первом месте стоит углерод. В угле содержание углерода по степени концентрации в тысячи раз больше, чем в среднем для земной коры. Нефть - концентратор углерода и водорода, поскольку они имеют биогенное происхождение. Целые горные хребты сложены останками животных с известковыми составляющими, где важное место занимает кальций. Фосфор накапливается позвоночными животными, сосредоточиваясь в их костях. У значительной части железных руд имеется биогенное происхождение. Они формируются под действием железобактерий. Бокситы образуются накопителями алюминия.

Третья функция - окислительно-восстановительная. В процессе жизнедеятельности и после своей гибели организмы (в первую очередь особые бактерии), обитающие в разных водоемах, регулируют

69

кислородный режим и тем самым создают условия, благоприятные для растворения или же осаждения ряда металлов с переменной валентностью (железо, марганец и др.).

Четвертая функция - биохимическая. Она связана с ростом, размножением и перемещением живых организмов в пространстве, с их распространением в разные географические области.

Пятая функция - биогеохимическая деятельность человечества. Она охватывает все возрастающие количества веществ земной коры для нужд промышленности, транспорта, сельского хозяйства.

Жизнь на Земле - самый выдающийся процесс на ее поверхности, получающий живительную энергию Солнца и приводящий в движение (круговорот веществ) едва ли не все химические элементы таблицы Менделеева. Биосфера занимает часть земного пространства, охваченного жизнью с ее активным химическим проявлением. По своим требованиям к условиям внешней среды организмы расселяются в разных верхних горизонтах Земли: в нижней части атмосферы, в гидросфере, в почвах, в глубинах литосферы, пропитанных природными водами и нефтяными месторождениями (рис. 5.1). Все живое вещество по своей массе ничтожно мало по сравнению с массой любой из верхних оболочек земного шара (атмосферы, гидросферы). По современным оценкам, общее количество массы живого вещества равно 2420 млрд т (2,42 · 10"12 т), в то время как масса атмосферы равна 5,15 · 1015 т, гидросферы - 1,5 · 1018, а Земли - 6 · 1021 т. Легко видеть, что масса живого вещества меньше одной миллиардной массы Земли (0,4 · 10-9 т).

Если живое вещество равномерно распределить по поверхности нашей планеты, то оно покроет ее слоем толщиной 2 см. Зная, что на Земле в настоящее время живет около 6 млрд человек, предполагая, что средняя масса человека (включая детей) равна 40 кг, легко найти массу человечества: М = 2,4 · 108 т и увидеть, что она примерно в 10 000 раз меньше массы живого вещества планеты и в 1013 раз меньше массы планеты. Однако по своему активному воздействию на окружающую среду эта пылинка - живое вещество - занимает особое место и качественно резко отличается от других оболочек земного шара.

Оценка среднего химического состава живого вещества была произведена А. Н. Виноградовым. Эта оценка показала, что кислород О составляет 70%, углерод С - 18, водород Н - 10,5, каждый из остальных элементов - менее 0,5%. Средний элементарный состав живого вещества отличается от состава земной коры высоким содержанием углерода. Они избирательно поглощают элементы, необходимые для построения их тканей.

Живые организмы состоят из сложных молекул углеводов СnН2пОn, липидов (жиров и жироподобных веществ), белков и нуклеиновых кислот ДНК и РНК, а также воды и минеральных солей.

70

Рис. 5.1. Распределение организмов в биосфере: 1 - озоновый слой; 2 - граница снегов; 3 - почва; 4 - животные, обитающие в пещерах; 5 - бактерии
Рис. 5.1. Распределение организмов в биосфере:
1 - озоновый слой; 2 - граница снегов; 3 - почва; 4 - животные, обитающие в пещерах; 5 - бактерии

71

Rambler's Top100
Lib4all.Ru © 2010.