В биосфере живое вещество выполняет функции


«На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущест­венной по своим конечным последствиям, чем живые организ­мы, взятые в целом», писал В. И. Вернадский о живом ве­ществе биосферы.

Живое вещество, по словам Вернадского, выполняет косми­ческую функцию, связывая Землю с космосом и осуществляя процесс фотосинтеза. Используя солнечную энергию, живое ве­щество выполняет гигантскую химическую работу.

По Вернадскому, который впервые рассмотрел функции жи­вого вещества в своей знаменитой книге «Биосфера», таких функций девять: газовая, кислородная, окислительная, кальцие­вая, восстановительная, концентрационная, функция разруше­ния органических соединений, функция восстановительного раз­ложения, функция метаболизма и дыхания организмов.


В настоящее время с учетом новых исследований различают следующие функции.

Энергетическая функция

Поглощение солнечной энергии при фотосинтезе и химической энергии при разложении энергонасыщенных ве­ществ, передача энергии по пищевым цепям.

В результате осуществляется связь биосферно-планетарных явлений с космическим излучением, преимущественно с солнечной радиацией. За счет накопленной солнечной энергии протекают все жизненные явления на Земле. Недаром Вернадский назвал зеле­ные хлорофилльные организмы главным механизмом биосферы.

Поглощенная энергия распределяется внутри экосистемы между живыми организмами в виде пищи. Частично энергия рассеивается в виде тепла, а частично накапливается в отмер­шем органическом веществе и переходит в ископаемое состоя­ние. Так образовались залежи торфа, каменного угля, нефти и других горючих полезных ископаемых.

Деструктивная функция

Эта функция состоит в разложении, минерализа­ции мертвого органического вещества, химическом разложении горных пород, вовлечении образовавшихся минералов в биоти­ческий круговорот, т.е. обусловливает превращение живого ве­щества в косное. В результате образуются также биогенное и биокосное вещество биосферы.


Особо следует сказать о химическом разложении горных по­род. «Мы не имеем на Земле более могучего дробителя мате­рии, чем живое вещество», — писал Вернадский. Пионеры

жизни на скалах — бактерии, синезеленые водоросли, грибы и лишайники — оказывают на горные породы сильнейшее хими­ческое воздействие растворами целого комплекса кислот — угольной, азотной, серной и разнообразных органических. Раз­лагая с их помощью те или иные минералы, организмы избира­тельно извлекают и включают в биотический круговорот важ­нейшие питательные элементы — кальций, калий, натрий, фос­фор, кремний, микроэлементы.

Концентрационная функция

Так называется избирательное накопление в ходе жизнедеятельности определенных видов веществ для построе­ния тела организма или удаляемых из него при метаболизме. В результате концентрационной функции живые организмы из­влекают и накапливают биогенные элементы окружающей сре­ды. В составе живого вещества преобладают атомы легких эле­ментов: водорода, углерода, азота, кислорода, натрия, магния, кремния, серы, хлора, калия, кальция. Концентрация этих эле­ментов в теле живых организмов в сотни и тысячи раз выше, чем во внешней среде. Этим объясняется неоднородность хими­ческого состава биосферы и ее существенное отличие от состава неживого вещества планеты.


ряду с концентрационной функ­цией живого организма вещества выделяется противоположная ей по результатам — рассеивающая. Она проявляется через трофическую и транспортную деятельность организмов. Напри­мер, рассеивание вещества при выделении организмами экскре­ментов, гибели организмов при разного рода перемещениях в пространстве, смене покровов. Железо гемоглобина крови рас­сеивается, например, через кровососущих насекомых.

Средообразующая функция

Преобразование физико-химических параметров среды (литосферы, гидросферы, атмосферы) в результате про­цессов жизнедеятельности в условиях, благоприятных для суще­ствования организмов. Эта функция является совместным ре­зультатом рассмотренных выше функций живого вещества: энергетическая функция обеспечивает энергией все звенья био­логического круговорота; деструктивная и концентрационная способствуют извлечению из природной среды и накоплению рассеянных, но жизненно важных для живых организмов эле­ментов. Очень важно отметить, что в результате средообразующей функции в географической оболочке произошли следующие важнейшие события: был преобразован газовый состав первич­ной атмосферы, изменился химический состав вод первичного океана, образовалась толща осадочных пород в литосфере, на поверхности суши возник плодородный почвенный покров. «Ор­ганизм имеет дело со средой, к которой не только он приспо­соблен, но которая приспособлена к нему», — так характеризо­вал Вернадский средообразующую функцию живого вещества.


Рассмотренные четыре функции живого вещества являются главными, определяющими функциями. Можно выделить еще некоторые функции живого вещества, например:

газовая функция обусловливает миграцию газов и их пре­вращения, обеспечивает газовый состав биосферы. Преобладаю­щая масса газов на Земле имеет биогенное происхождение. В про­цессе функционирования живого вещества создаются основные га­зы: азот, кислород, углекислый газ, сероводород, метан и др. Хорошо видно, что газовая функция является совокупностью двух основопо­лагающих функций — деструктивной и средообразующей;

окислительновосстановительная функция заключается в химическом превращении главным образом тех веществ, кото­рые содержат атомы с переменной степенью окисления (соеди­нения железа, марганца, азота и др.). При этом на поверхности Земли преобладают биогенные процессы окисления и восста­новления.


ычно окислительная функция живого вещества в биосфере проявляется в превращении бактериями и некоторы­ми грибами относительно бедных кислородом соединений в поч­ве, коре выветривания и гидросфере в более богатые кислоро­дом соединения. Восстановительная функция осуществляется при образовании сульфатов непосредственно или через биоген­ный сероводород, производимый различными бактериями. И здесь мы видим, что данная функция является одним из про­явлений средообразующей функции живого вещества;

транспортная функция — перенос вещества против си­лы тяжести и в горизонтальном направлении. Еще со времен Ньютона известно, что перемещение потоков вещества на нашей планете определяется силой земного тяготения. Неживое веще­ство само по себе перемещается по наклонной плоскости исклю­чительно сверху вниз. Только в этом направлении движутся ре­ки, ледники, лавины, осыпи.

Живое вещество — единственный фактор, обусловливающий обратное перемещение вещества — снизу вверх, из океана — на континенты.

За счет активного передвижения живые организмы могут пе­ремещать различные вещества или атомы в горизонтальном на­правлении, например за счет различных видов миграций. Пере­мещение, или миграцию, химических веществ живым веществом Вернадский назвал биогенной миграцией атомов или вещества.


Источник: А.Г. Лебедев «Готовимся к экзамену по биологии»

Источник: xn--90aeobapscbe.xn--p1ai

Живое вещество — открытая система, которая характеризуется ростом, размножением, территориальным распространением, обменом веществами с окружающим миром, а также накоплением энергии и передачей ее в пищевых цепях.

Этим термином, введенным академиком В.И. Вернадским, обозначают комплекс живых организмов биосферы. Живое вещество выполняет многообразные биогеохимические функции, чем обеспечивается круговорот веществ и энергии, а в итоге — целостность и постоянство биосферы.

Важнейшие функции живого вещества биосферы

1. Энергетическая — аккумуляция и преобразование солнечной энергии в процессе фотосинтеза (хемоавтотрофы используют энергию окислительных химических реакций) и передача ее по пищевым цепям: продуценты — консументы — редуценты.


В ходе этих сложных процессов энергия постепенно теряется, рассеивается, однако же часть ее с остатками живых организмов переходит в состояние ископаемое — так появляются залежи угля, нефти и др.

2. Газовая — нескончаемый газообмен с окружающей средой, происходящий в процессе дыхания и путем фотосинтеза.

Зеленые растения усваивают из атмосферы углекислый газ и продуцируют кислород, живые организмы в большинстве своем в процессе дыхания потребляют кислород, одновременно выделяя углекислый газ. Благодаря этой всеобщей деятельности, живое вещество сохраняет достаточно стабильный газовый состав атмосферы.

3. Окислительно-восстановительная — характеризуется обменом веществ и энергии, а также фотосинтезом.

Бесчисленные микроорганизмы окисляют или же восстанавливают различные соединения, вырабатывая при этом энергию для процесса жизнедеятельности, принимая участие в образовании полезных ископаемых. Скажем, залежи серы образовались благодаря деятельности серобактерий, восстанавливающих сульфаты.


4. Концентрационная — биогенная миграция атомов. Атомы, концентрирующиеся в живых организмах, переходят после их гибели в неживую природу.

Например, в хвощах содержится кремний, попадающий в почву после отмирания растений, в морской капусте — йод, попадающий в морскую воду и т. д. Благодаря этим процессам за миллионы лет образуются залежи угля, нефти, мела, торфа и проч.

Хочешь сдать экзамен на отлично? Жми сюда — курсы по биологии для подготовки к ОГЭ

Источник: EgeVideo.ru

Биосфера – это оболочка Земли, заселенная живыми организмами. Организмы живут везде, где им позволяют условия: во всей гидросфере, в верхней части литосферы (до горячих недр) и в нижней части атмосферы (до озонового слоя).

Биосфера является открытой системой, т.к. ей постоянно требуется поступление энергии извне (от Солнца). За счет энергии Солнца в биосфере происходит поток энергии и круговорот веществ.

Живое вещество – это совокупность всех живых организмов на Земле. В живом веществе химические реакции идут очень быстро, поэтому живое вещество очень активно участвует в биогеохимическом круговороте (круговороте веществ и превращении энергии в биосфере).


Биогенное вещество – вещество, создаваемое живыми организмами (уголь, нефть, природный газ, торф, известняк). Биокосное вещество – вещество, в создании которого принимают участие живые организмы (почва, ил). Косное вещество – никак не связанное с живыми организмами (гранит, песок).

Функции живого вещества (материал довольно мутный, многие тесты приходится решать методом исключения):

  • Концентрационная – накопление (аккумулирование) в живых организмах каких-либо элементов. Например, концентрация железа в позвоночных животных гораздо выше, чем в неживой природе; хвощи накапливают кремний.
  • Газовая – связана с поглощением и выделением газов. Например, при дыхании поглощается кислород и выделяется углекислый газ, клубеньковые бактерии поглощают азот.
  • Окислительно-восстановительная – это работа хемосинтезаторов, часто приводит к отложению в земной коре залежей полезных ископаемых, например, серы, бокситов, железной руды.
  • Биохимическая – реакции обмена веществ, происходящие внутри организма.

Еще можно почитать

ЗАДАНИЯ С ПО ЭТОЙ ТЕМЕ: Живое вещество

Тесты и задания

Выберите один, наиболее правильный вариант. В соответствии с представлениями В. И. Вернадского к биокосным телам природы относят
1) почву
2) полезные ископаемые
3) газы атмосферы
4) животных


Выберите один, наиболее правильный вариант. Биогеоценоз считают открытой системой, так как в нем постоянно происходит
1) приток энергии
2) саморегуляция
3) круговорот веществ
4) борьба за существование

Выберите один, наиболее правильный вариант. Биосфера — открытая система, так как в ней
1) используется энергия Солнца
2) однородные условия существования организмов
3) организмы объединены биотическими связями
4) биогеоценозы не имеют четких границ

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие из утверждений относятся к живому веществу биосферы?
1) Живое вещество распространено по всей атмосфере.
2) Живое вещество пронизывает всю гидросферу.
3) Одной из функций живого вещества является окислительно-восстановительная функция.
4) Живое вещество распространено в биосфере равномерно.
5) В ходе эволюциии функции живого вещества не изменялись.
6) Живое вещество входит в состав биокосного вещества.

Выберите один, наиболее правильный вариант. Клубеньковые бактерии, используя молекулярный азот атмосферы для синтеза органических веществ, выполняют в биосфере функцию
1) концентрационную
2) газовую
3) окислительную
4) восстановительную

Выберите один, наиболее правильный вариант. В круговороте веществ и превращении энергии в биосфере наиболее активно участвует
1) кислород
2) живое вещество
3) климат
4) тепло земных недр

Выберите один, наиболее правильный вариант. Какая функция живого вещества проявляется при поглощении бактериями молекулярного азота из воздуха
1) концентрационная
2) газовая
3) окислительно-восстановительная
4) биохимическая

Выберите один, наиболее правильный вариант. Отложения бокситов и железной руды являются результатом функции живого вещества
1) газовой
2) окислительно-восстановительной
3) миграционной
4) биохимической

Установите соответствие между полезными ископаемыми и их происхождением: 1) биогенное, 2) абиогенное. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) торф
Б) кварц
В) марганец
Г) известняк
Д) железная руда
Е) нефть


Установите соответствие между природным образованием и веществом биосферы согласно классификации В.И. Вернадского: 1) биогенное, 2) косное, 3) биокосное, 4) живое
А) морская соль
Б) морской ёж
В) морской ил
Г) морская корненожка
Д) морской чёрт

Выберите один, наиболее правильный вариант. Какая функция живого вещества лежит в основе его способности аккумулировать химические элементы из окружающей среды
1) газовая
2) биогеохимическая
3) концентрационная
4) окислительно-восстановительная

Выберите один, наиболее правильный вариант. К биогенным веществам биосферы относят
1) семена растений
2) споры бактерий
3) каменный уголь
4) вулканический пепел

Установите соответствие между природным образованием и веществом биосферы согласно классификации В.И.Вернадского: 1) косное, 2) живое, 3) биокосное
А) речной песок
Б) горная порода
В) морской ил
Г) почва
Д) колония кораллов
Е) плесневые грибы

Выберите один, наиболее правильный вариант. Клубеньковые бактерии в круговороте веществ биосферы выполняют функцию
1) транспортную
2) биохимическую
3) концентрационную
4) окислительно-восстановительную

Выберите один, наиболее правильный вариант. К концентрационной функции живого вещества биосферы относят
1) образование озонового экрана
2) накопление СО2 в атмосфере
3) образование кислорода при фотосинтезе
4) способность хвощей накапливать кремний

Выберите один, наиболее правильный вариант. Биосфера – открытая экосистема, так как она
1) состоит из множества разнообразных экосистем
2) оказывается под влиянием антропогенного фактора
3) включает все сферы земли
4) постоянно использует солнечную энергию

Выберите один, наиболее правильный вариант. Верны ли следующие суждения о функциях живого вещества в биосфере? А) Газовая функция живого вещества свойственна в экосистеме только продуцентам. Б) Концентрационная функция живого вещества состоит в выделении организмами конечных продуктов жизнедеятельности.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны

1. Установите соответствие между природным объектом и веществом биосферы, к которому его относят: 1) биогенное, 2) биокосное, 3) косное. Запишите цифры 1, 2 и 3 в правильном порядке.
А) базальт
Б) известняк
В) гранит
Г) почва
Д) глина

2. Установите соответствие между природным образованием и веществом биосферы: 1) биогенное, 2) биокосное, 3) косное. Запишите цифры 1, 2, 3 в порядке, соответствующем буквам.
А) известняк
Б) уголь
В) речной ил
Г) базальт
Д) чернозем
Е) торф

3. Установите соответствие между веществами и их происхождением: 1) косное, 2) биогенное, 3) биокосное. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) ил
Б) песок
В) почва
Г) природный газ, нефть
Д) глина
Е) каменный уголь

Установите соответствие между природным объектом и веществом биосферы, к которому его относят: 1) биогенное, 2) биокосное, 3) живое. Запишите цифры 1, 2 и 3 в правильном порядке.
А) нефть
Б) почва
В) торф
Г) морская корненожка
Д) каменный уголь
Е) природный газ

Установите соответствие между природными объектами и веществами биосферы: 1) биогенное, 2) косное. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) глина
Б) торф
В) каменный уголь
Г) кварцевый песок
Д) известняк

Установите соответствие между процессом и функцией живого: 1) концентрационная, 2) окислительно-восстановительная. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) отложения кальция в раковинах моллюсков
Б) участие углекислого газа для синтеза глюкозы
В) превращение атмосферного азота в нитраты клубеньковыми бактериями
Г) накопление фосфора в эмали зубов
Д) клеточное дыхание
Е) получение энергии для хемосинтеза

Установите соответствие между природным образованием и веществом биосферы согласно классификации, В. И. Вернадского: 1) биокосное, 2) косное, 3) живое. Запишите цифры 1-3 в правильном порядке.
А) морская соль
Б) морской ил
В) глина
Г) почва
Д) гранит
Е) двустворчатые моллюски

Установите соответствие между веществами биосферы и их видами: 1) живое, 2) биогенное. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) растения
Б) каменный уголь
В) торф
Г) бактерии
Д) нефть

Таблица
Проанализируйте таблицу «Типы веществ биосферы». Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка. Запишите выбранные цифры, в порядке, соответствующем буквам.
1) живое вещество
2) биогенное вещество
3) живые организмы
4) бактерии
5) вирусы
6) илы
7) гранит
8) неживое вещество

Таблица
Проанализируйте таблицу «Типы веществ биосферы». Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка. Запишите выбранные цифры, в порядке, соответствующем буквам.
1) живое вещество
2) биогенное вещество
3) неживые тела
4) растения
5) вирусы
6) почвы
7) базальт
8) радиоактивное вещество

Выберите три функции живого вещества биосферы
1) энергетическая
2) пищеварительная
3) дыхательная
4) газовая
5) концентрационная
6) выделительная

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. К биогенному веществу биосферы относят
1) каменный уголь
2) почву
3) минералы
4) грунт водоема
5) нефть
6) торф

Прочитайте текст. Выберите три предложения, в которых отражены функции живого вещества. Запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. (1) Живые организмы, выделяя и потребляя разные газы, поддерживают постоянство газового состава атмосферы. (2) Отношения волка и зайца – это отношения хищник-жертва. (3) В телах живых организмов накапливаются разные химические элементы. (4) В процессе жизнедеятельности организмов происходит окисление и восстановление химических соединений. (5) Возникновение и развитие жизни на Земле привело к формированию биосферы.

Установите соответствие между примерами и функциями живого вещества биосферы: 1) газовая, 2) энергетическая. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) выделение углекислого газа в процессе дыхания
Б) образование метана при разложении органических веществ
В) преобразование энергии окисления неорганических веществ в энергию химических связей органических веществ
Г) выделение кислорода в процессе фотосинтеза
Д) поглощение кислорода в процессе дыхания
Е) использование энергии солнца в процессе фотосинтеза

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Биосфера как биологическая система
1) представлена совокупностью биогеоценозов
2) не изменяется во времени
3) поддерживает устойчивость за счёт антропогенного фактора
4) сформировалась с появлением жизни на Земле
5) включает в себя живые и неживые тела
6) появилась одновременно с образованием Солнечной системы

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Газовая функция живого вещества в биосфере состоит в
1) разрушении и гниении отмерших организмов
2) образовании железных руд
3) образовании органических веществ в процессе фотосинтеза
4) выделении кислорода при фотосинтезе
5) связывании атмосферного азота нитрифицирующими бактериями
6) выделении углекислого газа в процессе дыхания аэробов

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Концентрационная функция живого вещества в биосфере состоит в
1) повышении концентрации угарного газа в результате работы двигателя автомобиля
2) образовании органических веществ в процессе фотосинтеза
3) накоплении крахмала в клубнях картофеля
4) образовании серы в результате деятельности бактерий
5) образовании фосфорных отложений в местах гибели рыбы
6) концентрации тумана у поверхности земли в безветренную погоду

Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие характеристики относят к окислительно-восстановительной функции живого вещества биосферы?
1) распад биополимеров на мономеры
2) преобразование атмосферного азота в его соединения
3) накопление солей кальция в скелетах животных
4) накопление азота в белках и нуклеиновых кислотах
5) преобразование углекислого газа при синтезе глюкозы
6) участие кислорода в клеточном дыхании

Установите соответствие между характеристиками и функциями живого вещества в биосфере: 1) газовая, 2) окислительно-восстановительная, 3) концентрационная. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) выделение кислорода в процессе фотосинтеза фотоавтотрофами
Б) высокое содержание солей кальция в раковинах моллюсков
В) окисление органических веществ в процессе дыхания
Г) восстановление углекислого газа до углеводов в процессе фотосинтеза
Д) выделение метана в атмосферу в результате деятельности денитрифицирующих бактерий
Е) накопление соединений кремния в клетках хвоща

Установите соответствие между процессами метаболизма и функциями живого вещества в биосфере: 1) газовая, 2) концентрационная, 3) окислительно-восстановительная. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) образование молочной кислоты при брожении глюкозы
Б) выделение кислорода растениями
В) накопление солей кальция в зубах и костях животных
Г) синтез глюкозы из углекислого газа и воды
Д) поступление углекислого газа в растение из атмосферы

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие из перечисленных положений относятся к основным положениям теории В. И. Вернадского?
1) Живое вещество пронизывает всю биосферу и в значительной степени её создаёт.
2) Живое вещество биосферы вовлекает неорганическую материю в круговорот, используя и преобразуя солнечную энергию.
3) Живое вещество заполняет всю атмосферу, гидросферу и литосферу.
4) Человечество не влияет на состав биосферы, так как составляет незначительную часть биомассы Земли.
5) Биологическая и геологическая эволюция происходят независимо друг от друга.

Источник: www.bio-faq.ru

Живое вещество. Этот термин введен в литературу В. И. Вернадским. Под ним он понимал совокупность всех жи­вых организмов, выраженную через массу, энергию и химичес­кий состав.

Вещества неживой природы относятся к косным (напри­мер, минералы). В природе, кроме этого, довольно широко пред­ставлены биокосные вещества, образование и сложение кото­рых обусловливается живыми и косными составляющими (на­пример, почвы, воды).

Живое вещество — основа биосферы, хотя и составляет край­не незначительную ее часть. Если его выделить в чистом виде и распределить равномерно по поверхности Земли, то это будет слой около 2 см или 0,01% от массы всей биосферы. В чем же причина столь высокой химической и геологической активнос­ти живого вещества?

Прежде всего это связано с тем, что живые организмы бла­годаря биологическим катализаторам (ферментам) совершают, по выражению академика Л. С. Берга, с физико-химической точки зрения что-то невероятное. Например, они способны фиксиро­вать в своем теле молекулярный азот атмосферы при обычных для природной среды значениях температуры и давления. В про­мышленных условиях связывание атмосферного азота до амми­ака требует температуры порядка 500° С и давления 300—500 атмосфер.

В живых организмах на порядок или несколько порядков увеличиваются скорости химических реакций в процессе обме­на веществ. В. И. Вернадский в связи с этим живое вещество назвал формой чрезвычайно активированной материи.

Свойства живого вещества. К основным уникальным осо­бенностям живого вещества, обусловливающим его крайне вы­сокую преобразующую деятельность, можно отнести следующие:

1. Способность быстро занимать (осваивать) все свободное пространство. В. И. Вернадский назвал этовсюдностью жизни.Данное свойство дало основание В. И. Вернадскому сделать вы­вод, что для определенных геологических периодов количество живого вещества было примерно постоянным (константой). Способность быстрого освоения пространства связана как с интенсивным размножением (некоторые простейшие формы организмов могли бы освоить весь земной шар за несколько часов или дней, если бы не было факторов, сдерживающих их потенциальные возможности размножения), так и со способно­стью организмов интенсивно увеличивать поверхность своего тела или образуемых ими сообществ. Например, площадь листь­ев растений, произрастающих на 1 га, составляет 8—10 га и бо­лее. То же относится к корневым системам.

2. Движение не только пассивное (под действием силы тя­жести, гравитационных сил и т.п.),но и активное. Например, против течения воды, силы тяжести, движения воздушных по­токов и т.п.

3. Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти(включение в круговороты), сохраняя при этом высокую физи­ко-химическую активность.



4. Высокая приспособительная способность (адаптация) к раз­личным условиям и в связи с этим освоение не только всех сред жизни (водной, наземно-воздушной, почвенной, организменной), но и крайне трудных по физико-химическим параметрам условий. Например, некоторые организмы выносят температу­ры, близкие к значениям абсолютного нуля —273°С, микроорга­низмы встречаются в термальных источниках с температурами до 140°С, в водах атомных реакторов, в бескислородной среде, в ледовых панцирях и т.п.

5. Феноменально высокая скорость протекания реакций.Онана несколько порядков (в сотни, тысячи раз) значительнее, чем в неживом веществе. Об этом свойстве можно судить по скоро­сти переработки вещества организмами в процессе жизнедея­тельности. Например, гусеницы некоторых насекомых потреб­ляют за день количество пищи, которое в 100—200 раз больше веса их тела. Особенно активны организмы-грунтоеды. Дожде­вые черви (масса их тел примерно в 10 раз больше биомассы всего человечества) за 150—200 лет пропускают через свои орга­низмы весь однометровый слой почвы. Такие же явления имеют место в донных отложениях океана. Слой донных отложений здесь может быть представлен продуктами жизнедеятельности кольчатых червей (полихет) и достигать нескольких метров. Ко­лоссальную роль по преобразованию вещества выполняют орга­низмы, для которых характерен фильтрационный тип питания. Они освобождают водные массы от взвесей, склеивая их в не­большие агрегаты и осаждая на дно.

Впечатляют примеры чисто механической деятельности не­которых организмов, например роющих животных (сурков, сус­ликов и др.), которые в результате переработки больших масс грунта создают своеобразный ландшафт. По представлениям В. И. Вернадского, практически все осадочные породы, а это слой до 3 км, на 95—99% переработаны живыми организмами. Даже такие колоссальные запасы воды, которые имеются в био­сфере, разлагаются в процессе фотосинтеза за 5—6 млн. лет, углекислота же проходит через живые организмы в процессе фотосинтеза каждые 6—7 лет.

6. Высокая скорость обновления живого вещества. Подсчи­тано, что в среднем для биосферы она составляет 8 лет, при этом для суши — 14 лет, а для океана, где преобладают организ­мы с коротким периодом жизни (например, планктон), — 33 дня. В результате высокой скорости обновления живого веще­ства за всю историю существования жизни общая масса живого вещества, прошедшего через биосферу, примерно в 12 раз пре­вышает массу Земли. Только небольшая часть его (доли процен­та) законсервирована в виде органических остатков (по выраже­нию В. И. Вернадского, ушла в геологию), остальная же вклю­чилась в процессы круговорота.

Все перечисленные и другие свойства живого веществаобус­ловливаются концентрацией в нем больших запасов энергии. По В. И. Вернадскому, по энергетической насыщенности с живым веществом может соперничать только лава, образующаяся при извержении вулканов.

Функции живого вещества. Всю деятельность живого веще­ства в биосфере можно, с определенной долей условности, све­сти к нескольким основополагающим функциям, которые позволяют значительно дополнить представление о его преобразу­ющей биосферно-геологической деятельности.

В. И. Вернадский выделял девять функций живого веще­ства: газовую, кислородную, окислительную, кальциевую, вос­становительную, концентрационную и другие. В настоящее время название этих функций несколько изменено, Некоторые из них объединены. Мы приводим их в соответствии с классификацией А. В. Лапо (1987).

1. Энергетическая. Связана с запасанием энергии в процес­се фотосинтеза, передачей ее по цепям питания, рассеиванием. Это функция — одна из важнейших и будет подробнее рассмотрена в разделе энергетики экосистем.

2. Газовая — способность изменять и поддерживать опре­деленный газовый состав среды обитания и атмосферы в целом. В частности, включение углерода в процессы фотосинтеза, а за­тем в цепи питания обусловливало аккумуляцию его в биоген­ном веществе (органические остатки, известняки и т.п.). В ре­зультате этого шло постепенное уменьшение содержания угле­рода и его соединений, прежде всего двуокиси (СО) в атмосфе­ре с десятков процентов до современных 0,03%. Это же отно­сится к накоплению в атмосфере кислорода, синтезу озона и другим процессам.

С газовой функцией в настоящее время связывают два пе­реломных периода (точки) в развитии биосферы. Первая из них относится ко времени, когда содержание кислорода в атмосфе­ре достигло примерно 1 % от современного уровня (первая точка Пастера). Это обусловило появление первых аэробных организ­мов (способных жить только в среде, содержащей кислород). С этого времени восстановительные процессы в биосфере стали дополняться окислительными. Это произошло примерно 1,2 млрд. лет назад. Второй переломный период в содержании кислорода связывают со временем, когда концентрация его достигла при­мерно 10% от современной (вторая точка Пастера). Это создало условия для синтеза озона и образования озонового слоя в вер­хних слоях атмосферы, что обусловило возможность освоения организмами суши (до этого функцию защиты организмов от губительных ультрафиолетовых лучей выполняла вода, под сло­ем которой возможна была жизнь).

3. Окислительно-восстановительная. Связана с интенсифи­кацией под влиянием живого вещества процессов как окисле­ния, благодаря обогащению среды кислородом, так и восста­новления, прежде всего в тех случаях, когда идет разложение органических веществ при дефиците кислорода. Восстановитель­ные процессы обычно сопровождаются образованием и накоп­лением сероводорода, а также метана. Это, в частности, делает практически безжизненными глубинные слои болот, а также зна­чительные придонные толщи воды (например, в Черном море). Данный процесс в связи с деятельностью человека прогрессирует.

4. Концентрационная — способность организмов концент­рировать в своем теле рассеянные химические элементы, повы­шая их содержание, по сравнению с окружающей организмы средой, на несколько порядков (по марганцу, например, в теле отдельных организмов — в миллионы раз). Результат концент­рационной деятельности — залежи горючих ископаемых, извес­тняки, рудные месторождения и т.п. Эту функцию живого ве­щества всесторонне изучает наука биоминералогия. Организмы-концентраторы используются для решения конкретных приклад­ных вопросов, например, для обогащения руд интересующими человека химическими элементами или соединениями.

5. Деструктивная — разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности, в том числе и после их смерти, как са­мих остатков органического вещества, так и косных веществ. Основной механизм этой функции связан с круговоротом ве­ществ. Наиболее существенную роль в этом отношении выпол­няют низшие формы жизни — грибы, бактерии (деструкторы, редуценты).

6. Транспортная — перенос вещества и энергии в результате активной формы движения организмов. Часто такой перенос осуществляется на колоссальные расстояния, например, при миграциях и кочевках животных. С транспортной функцией в значительной мере связана концентрационная роль сообществ организмов, например, в местах их скопления (птичьи базары и другие колониальные поселения).

7. Средообразующая. Эта функция является в значительной мере интегративной (результат совместного действия других функций). С ней, в конечном счете, связано преобразование физико-химических параметров среды. Эту функцию можно рас­сматривать в широком и более узком планах.

В широком понимании результатом данной функции явля­ется вся природная среда. Она создана живыми организмами, они же и поддерживают в относительно стабильном состоянии ее параметры практически во всех геосферах.

В более узком плане Средообразующая функция живого ве­щества проявляется, например, в образовании почв. В. И. Вер­надский, как отмечалось выше, почву называл биокосным те­лом, подчеркивая тем самым большую роль живых организмов в ее создании и существовании. Роль живых организмов в образо­вании почв убедительно показал Ч. Дарвин в работе "Образова­ние растительного слоя земли деятельностью дождевых червей". Известный ученый В. В. Докучаев назвал почву "зеркалом ландшафта", подчеркивая тем самым, что она продукт основного ландшафтообразующего элемента — биоценозов и, прежде все­го, растительного покрова.

Локальная средообразующая деятельность живых организ­мов и особенно их сообществ проявляется также в трансформа­ции ими метеорологических параметров среды. Это прежде все­го относится к сообществам с большой массой органического вещества (биомассой). Например, в лесных сообществах микро­климат существенно отличается от открытых (полевых) про­странств. Здесь меньше суточные и годовые колебания темпера­тур, выше влажность воздуха, ниже содержание углекислоты в атмосфере на уровне полога, насыщенного листьями (результат фотосинтеза), и повышенное ее количество в припочвенном слое (следствие интенсивно идущих процессов разложения органи­ческого вещества на почве и в верхних горизонтах почвы).

Из других средообразующих свойств растительного покро­ва следует назвать очистку воздуха и вод от загрязнений, усиле­ние питания подземных водных источников (грунтовых вод), сохранение почв от разрушения (эрозии) и т.п.

8. Наряду с концентрационной функцией живого вещества выделяется противоположная ей по результатам —рассеиваю­щая. Она проявляется через трофическую (питательную) и транс­портную деятельность организмов. Например, рассеивание ве­щества при выделении организмами экскрементов, гибели организмов при разного рода перемещениях в пространстве, сменен покровов. Железо гемоглобина крови рассеивается, например, кровососущими насекомыми и т.п.

Важна также информационная функция живого вещества, выражающаяся в том, что живые организмы и их сообщества накапливают определенную информацию, закрепляют ее в на­следственных структурах и затем передают последующим поколениям. Это один из проявлений адаптационных механизмов.

Источник: studopedia.su


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.