§ 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 С_nН_2пО_n, 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

71