Типы веществ в биосфере. Живое вещество биосферы, его основные свойства и функции

Биосферу слагают следующие типы веществ:

• Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химические едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живое вещество не просто населяет биосферу, а преобразует облик Земли. Живое вещество распределено в пределах биосферы очень неравномерно.
• Биогенное вещество — вещество, создаваемое и перерабатываемое живым веществом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь всю атмосферу, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.
• Косное вещество — продукты, образующиеся без участия живых организмов.
• Биокосное вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.
• Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.
• Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений.
• Вещество космического происхождения- вещество, поступающее на поверхность земли из космоса.

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.  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.

6. Высокая скорость обновления живого вещества (около восьми лет)

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.

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.

8.Информационная-заключается в  накоплении, сохранение и передаче информации. Информация может быть генетической или сигнальной.

9. Рассеивающая- противоположная концентрационной - рассеивание веществ окружающей среды, она проявляется через трофическую и транспортную деятельность организмов.

10. Биогеохимическая -превращение и перемещение веществ в результате человеческой деятельности.