Окислительно-восстановительные 1 страница
Вопрос 1.
Вернадский понимал биосферу как сферу единства живого и неживого. Такое толкование определило взгляд Вернадского на проблему происхождения жизни. Из нескольких вариантов: 1) жизнь возникла до образования Земли или была занесена на нее; 2) жизнь зародилась после образования Земли; 3) жизнь возникла вместе с формированием Земли – В.И. Вернадский придерживался последнего и считал, что нет убедительных научных данных, что живое когда-либо не существовало на нашей планете. Вывод: Жизнь оставалась в течение геологического времени постоянно, менялась только ее форма. Иными словами, биосфера была на Земле всегда. Что же характерно для биосферы как особой оболочки земного шара? Во-первых, это область, в которой имеется в значительных количествах жидкая вода. Во-вторых, на нее падает мощный поток энергии от Солнца. Наконец, в-третьих, в биосфере имеются поверхности раздела между веществами, находящимися в жидком, твердом и газообразном состояниях.
Учение о биосфере – относительно молодая наука, в основу которой положена биогеохимия. Понятие биосфера вошло в науку до некоторой степени случайно. Около ста лет назад, в 1875 году, австрийский геолог Эдуард Зюсс, говоря о различных оболочках земного шара, впервые употребил этот. Он, как геолог, обратил внимание на то, что слои, изучаемые в геологии, покрыты тонким биослоем. Однако эта концепция не сыграла заметной роли в развитии научной мысли до тех пор, пока в 1926 году не были опубликованы две лекции русского минералога Вернадского в книге под названием «Биосфера». Он сформулировал те знания, которые имелись на тот момент. Концепция биосферы, которую мы принимаем сейчас, в основном опирается на идеи Вернадского, развитые им спустя 50 лет после работ Зюсса. Сам Вернадский считал, что впервые к понятию биосферы подошел французский натуралист Жан Батист Ламарк, в чьих работах можно немало геохимических идей. Все – таки, Вернадский считается основоположником этой науки. Менделеева, который учил его в университете, можно тоже считать основоположником дисциплины. Почвоведение – важная веха в создании учения о биосфере. Задачи учения о биосфере: 1) Дается формулировка границ распространения жизни (верхняя граница – до озонового слоя, нижняя – почвенный покров до глубины в несколько км.); 2) Изучение глобальных процессов миграции веществ и их круговорот в природе; 3) Роль человека в процессах миграции веществ и образование ноосферы (сферы разума).
Вопрос 2.
Учение о биосфере и ноосфере сложилось в результате проведенного В.И. Вернадским глубочайшего анализа всех явлений жизни в их взаимной связи между собою и с косным веществом планеты на всем пути их истор. развития. Акад. Вернадский - великий русский ученый, естествоиспытатель и мыслитель, создатель новых научных дисциплин, уч. о биосфере, учения о переходе биосферы в ноосферу. В1945 году, незадолго до смерти, этот крупнейший ученый внес выдающийся вклад в развитие современной картины мира. В те годы его идеи о превращении биосферы Земли в сознательно организуемую и управляемую человеком ноосферу не были оценены по достоинству. Но со временем, когда предсказанные им явления стали нарастать с головокружительной быстротой, значение учения о ноосфере, об органическом единстве природы и общества, о том, что в условиях возросшего технологического могущества людей природа уже не может существовать и развиваться без сознательного управления ее жизнью со стороны человечества, стало очевидным.
Концепция биосферы – ноосферы – итог всего научного творчества ученого, его мировоззрение. Она служит научным фундаментом в разработке ряда современных глобальных проблем, и прежде всего проблем окружающей человека среды и разумного использования природных богатств биосферы. Особую ценность для философии представляет результат большой работы Вернадского по соотношению форм движения материи.
В учении о биосфере и ноосфере нашли отражение его мысли о воздействии высшей формы движения материи на низшие, о подчинении низших форм более развитым. Формы движения материи, по В.И. Вернадскому, неразрывно связаны с пространством, временем и налагают свой отпечаток на эти коренные условия бытия. В.И. Вернадский дал миру своеобразное философское направление общечеловеческого значения: активно-эволюционную, ноосферную, космическую мысль.
Биосфера – см. 1 вопрос, 2 абзац.
Название ноосферапроисходит от греческого «ноос» - разум и обозначает, таким образом, сферу разума. Однако представление о ноосфере в настоящее время не является однозначным. В.И. Вернадский, развивая учение о биосфере, придавал понятию ноосферы глубоко научное содержание, которое должно учитываться в процессе перестройки среды и общества. В этом отношении ноосферу следует рассматривать как высшую стадию развития биосферы, связанную развитием в ней человеческого общества, которое, познавая законы природы и развития и развивая технику до самого высокого уровня ее возможностей, становится крупной планетарной силой, превышающей по своим масштабам все известные геологические процессы вместе взятые. При этом человечество оказывает решающее влияние на протекание всех процессов в биосфере, глубоко изменяя ее своим трудом. Научное и практическое значение деятельности В.И. Вернадского - основателя учения о биосфере состоит в том, что он впервые во всеоружии знаний глубоко обосновал единства человека и биосферы. Сама живая материя как носитель разума составляет небольшую часть биосферы по весу. Возникновение человека и человеческого общества явилось результатом живого вещества в пределах биосферы.
Александр Гумбольдт — немецкий учёный, метеоролог, географ, ботаник, зоолог и путешественник. Он создал такие научные дисциплины, как физическая география, ландшафтоведение, экологическая география растений. Первым ввёл в науку понятие «сферы жизни», то есть всё живое на планете, ставшее позднее известным в переводе эквивалентом — биосфера. Одним из первых (после Бюффона, Ламмарка) выделил Жизнь как ещё один всепланетный феномен, наряду с лито-, атмо-, и гидросферой.
Гофониил Чарлз Марш — профессор палеонтологии позвоночных Йельского университета (1866), один из выдающихся американских палеонтологов XIX века, описал более 400 видов ископаемых животных, в том числе 86 видов динозавров.
Представление о биосфере сформулировал в 1875 г. австрийский геолог Эдуард Зюсс. В монографии «Происхождение Альп» он говорит о «самостоятельной биосфере» как об особой оболочке Земли, образованной живыми организмами. В заключительной главе большого трехтомного труда «Лик Земли» (1909) этот автор пишет, что понятие «биосфера» возникло как следствие идей Ж. Ламарка и Ч. Дарвина о единстве органического мира. С работ Зюсса датируется начало биологического представления о биосфере, как о совокупности организмов, населяющих Землю, как о живой оболочке планеты.
Агрохимия – наука о хим. и биохим. процессах в растениях и среде их обитания, а также о способах хим. воздействия на эти процессы с целью повышения плодородия почвы и урожая с.-х. культур. Агрохимия - одна из наук, входящих в агрономию. Отдельные ее разделы неразрывно связаны с физиологией растений, химией. биохимией. почвоведением, микробиологией, земледелием и растениеводством.
Большую роль в становлении агрохимия сыграли Ж. БуссенгоиЮстус Либих. Первый развил представления о круговороте веществ в земледелии, роли азота в питании растений, разработал методологию агрохим. исследований. Второй обосновал теорию истощения почв вследствие выноса питат. веществ растениями и показал необходимость возврата этих веществ в виде минер. удобрений.
В технической и агрономической химии важны его исследования над цианистым калием в применении его к фабрикации жёлтой кровяной соли и гальванопластике, работы об альдегидах при фабрикации уксуса, опыты над серебрением стекла для фабрикации зеркал, над известковыми суперфосфатами в применении к земледелию.
Докучаевское почвоведение построено на парадигме о том, что почва есть функция пяти факторов - климата, горных пород, живых организмов, рельефа и времени (П = f(к, ж.о., г.п., р)•t). Почва возникает тогда, когда эти факторы сходятся воедино. Для почв характерен некий паттерн организации, благодаря которому мы всегда с уверенностью скажем, что это почва. Наряду с организацией у почв есть следующие биосферные функции:
- преобразование состава верхних слоев литосферы с образованием новых минералов;
- формирование состава грунтовых и поверхностных вод и регулирование общего гидрологического режима территории;
- поглощение, аккумулирование и передача в нижние слои литосферы солнечной энергии, трансформация её в другие виды энергии;
- связующее звено биологического и геологического круговорота веществ;
- фактор и следствие эволюции биосферы; зеркало её современного состояния и память об её истории.
Дмитрий Иванович Менделеев — русский учёный-энциклопедист, химик, физик, метролог, геолог.
Вопрос 3.
Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов в биосфере, вне зависимости от их систематической принадлежности. Это понятие не следует путать с понятием «биомасса», которое является частью биогенного вещества. Термин введён В. И. Вернадским. В состав живого вещества входят как органические, так и неорганические, или минеральные, вещества.
Специфика живого вещества заключается в следующем:
· живое вещество биосферы характеризуется огромной свободной энергией;
· в живом веществе реакции идут в тысячи и миллионы раз быстрее;
· произвольное движение живого вещества, в значительной степени саморегулируемое. В. И. Вернадский выделял две специфические формы движения живого вещества: а) пассивную, которая создается размножением и присуща как животным, так и растительным организмам; б) активную, которая осуществляется за счет направленного перемещения организмов (она характерна для животных и в меньшей степени для растений);
· живому веществу также присуще стремление заполнить собой все возможное пространство;
· живое вещество представлено в биосфере в виде дисперсных тел – индивидуальных организмов.
Вопрос 4.
Граница между живым и неживым веществом размыта, а многообразие форм самоорганизации материи содержит относительно устойчивые образования, которые трудно отнести только к живой или только к неживой материи. Лишь отойдя достаточно далеко от этой границы, мы можем с уверенностью говорить о том, что заведомо является живым, и сформулировать для него знаменитый принцип Пастера—Реди: живое — это только то, что происходит от живого.
Живые организмы в пределах биосферы распределены очень неравномерно. На большой высоте и глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются достаточно редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности земли, в почве и поверхностном слое Мирового океана.
Между неживыми (косными) природными телами и живыми веществами идет непрерывный вещественный и энергетический обмен, выражающийся в движении атомов, вызванном живым веществом. В этом процессе и связанном с ним движении энергии проявляется планетарное, космическое значение живого вещества, которое связано с тем, что биосфера является той единственной земной оболочкой, в которую непрерывно проникает космическая энергия. Живое вещество охватывает всю биосферу, создает и изменяет ее, однако по весу и объему оно занимает ее небольшую часть.
Вопрос 5.
В. И. Вернадский в книге «Биосфера» писал: «Пределы биосферы обусловлены, прежде всего, полем существования жизни».
Физико-химические условия, наиболее благоприятные для существования жизни:
v Достаточное количество углекислого газа и кислорода.
v Достаточное количество воды (причем обязательно - в жидком состоянии).
v Температурный режим, исключающий как слишком высокие температуры (вызывающие свертывание белков), так и слишком низкие (прекращающие работу ферментов).
v Наличие "прожиточного минимума" элементов минерального питания.
v Определенная соленость водной среды.
Они же и определяют пределы биосферы.
Современные исследования показывают, что верхняя граница распространения живых организмов определяется губительным действием радиации. Низкие температуры верхних слоев тропосферы, напротив, оказывают защитное действие, так как жизнеспособность микроорганизмов сохраняется дольше при низких температурах. Таким образом, верхний предел биосферы - верхние слои тропосферы, может быть - тропопауза.
Ясного представления о нижнем пределе биосферы до сих пор нет. Возможно, что на континентах нижний предел существования жизни находится где-то на глубине 2-3 км. Именно на таких глубинах обнаружены пурпурные тионово-кислые бактерии, использующие свободный кислород, выделяющийся при разложении воды нефтяных месторождений под влиянием излучения радия. Под океанами предел биосферы, возможно, распространяется на глубине 0,5-1 км от дна.
Наша планета имеет неоднородное строение и состоит из концентрированных оболочек (геосфер) – внутренних и внешних. К внутренним оболочкам относятся ядро, мантия, а к внешним – литосфера, гидросфера, атмосфера и сложная оболочка Земли – биосфера. Биосфера – внешняя оболочка Земли, в которую входит часть атмосферы до высоты 25 – 30 км (до озонового слоя), практически вся гидросфера и верхняя часть литосферы примерно до глубины 3 км, населенные живыми организмами. Что же характерно для биосферы как особой оболочки земного шара? Во-первых, это область, в которой имеется в значительных количествах жидкая вода. Во-вторых, на нее падает мощный поток энергии от Солнца. Наконец, в-третьих, в биосфере имеются поверхности раздела между веществами, находящимися в жидком, твердом и газообразном состояниях.
Фундаментальным вопросом в организации жизни человека в биосфере является геометрическое устройство в ней энергии левизны и правизны. Результаты исследований В.А. Некрасова позволили объединить гипотезы нескольких поколений ученых и, в первую очередь, В.И. Вернадского, а именно: энергия левизны-правизны в биосфере геометрически построена; биосфера обладает диссимметричностью; на Земле проживают как правые, так и левые организмы. Результаты исследовательской работы показали, что среди важнейших условий, определяющих качество жизни человека на Земле, является организация ее в биосфере, в соответствии с геометрическим устройством в ней левизны-правизны и диссимметрии, а также наличия патогенных лучей круглой формы. Знания геометрического устройства биосферы позволили решить ряд проблем организации здоровой жизни в ней человека.
Озоновый экран располагается у полюсов на высотах 9-30 км, у экватора – на 18-32 км. Озон в верхних слоях атмосферы образуется в результате распада молекулы кислорода (О2) под влиянием ультрафиолетовых лучей на два атома кислорода. Одновременно идет противоположный процесс распада молекул озона и образования кислорода. Озон поглощает лучи с длиной волны 200-320 нм. Часть из них, как и более длинные, доходят до Земли. При этом лучи длиной 200-400 нм выделяют в категорию биологически активных ультрафиолетовых (БАУ).
Нижняя граница биосферы неровная. К примеру, в литосфере живые организмы или продукты их жизнедеятельности можно встретить на глубине 3,5–7,5 км, а в Мировом океане — на глубине 10–11 км. Нижняя граница на суше связана с областями «былых биосфер» — так В.И. Вернадский назвал сохранившиеся остатки биосфер прошлых геологических эпох (накопления осадочных пород, углей, горючих сланцев и др.)
Неравномерность распределения живого вещества в биосфере вызвана неровностями нижней границы (см. выше).
Биосфера имеет сложную структуру. Н.Ф.Реймерс дал подразделение биосферы по следующим логическим признакам: деление сред по вертикали, то есть по основным, вещественным различиям сред, и по горизонтальным подразделениям внутри них, определяющим особенности организмов и их взаимоотношения между собой.
Вертикальные подразделения биосферы – это сферы, которые как бы надеты одна на другую. «Тело» биосферы - геобиосфера - покрыта водной оболочкой - гидробиосферой, а поверх нее – воздушной оболочкой - аэробиосферой. Эти сферы в свою очередь делятся на более мелкие структурные подразделения. Таким образом, вертикальное деление биосферы соответствует физическому состоянию вещества, образующего ту или иную среду. Твердое вещество является основой образования геобиосферы, жидкое – гидробиосферы, газообразное – аэробиосферы. Живые организмы имеют соответствующие приспособления к существованию в той или иной среде.
Горизонтальное деление биосферы связано с действием различных факторов: освещенности, увлажнения, температуры и т. п. Если говорить о геобиосфере, то горизонтальному ее делению способствует наличие границ, непреодолимых для многих видов живых организмов – это моря и океаны, горные массивы, пустыни и т. п.
Биогеоценоз –комплекс живых и косных компонентов, связанных между собой обменом вещества и энергии. Открыт В. Н. Сукачевым. В настоящее время «биогеоценоз» и «экосистема» часто рассматриваются как синонимы. Но понятие «биогеоценоз», относящееся к наземным живым системам, имеет определенные территориальные границы. Понятие «экосистема» - безразмерное и может включать пространство любой протяженности - от капли воды с живущими в ней микроорганизмами до всей биосферы в целом. Таким образом, понятие «биогеоценоз» - более частное.
Итак, биогеоценозы являются частями земной или водной поверхности, однородной с точки зрения топографических, микроклиматических, ботанических, зоологических, почвенных, гидрологических и геохимических условий. В этой системе круговорот веществ и поток энергии характеризуются определенной интенсивностью и направленностью. Отправной точкой круговорота веществ являются фотосинтез и создание фитобиомассы растениями. Реальные размеры биогеоценозов на планете варьируют весьма широко: от нескольких метров (микровпадины в степях и полупустынях, песчаные дюны и т.д.) до километров (биогеоценозы солончака, солонца, такыра, однородные участки степей, лесов и т.д.). Вертикальные размеры биогеоценозов варьируют также весьма широко: от нескольких сантиметров на скалах до нескольких десятков метров в тайге или в тропических лесах.
С понятием «биогеоценоз» тесно связано «ландшафты». Под ландшафтом понимается конкретная территория, однородная по происхождению и истории развития, обладающая единым геологическим основанием, однотипным рельефом, единообразным сочетанием почв и растительности и отличающаяся от других территорий структурой, характером взаимосвязи и взаимодействия между отдельными компонентами этой территории.
Существуют два основных определения понятия биосфера, одно из которых известно со времени появления в науке данного термина. Это понимание биосферы как совокупности всех живых и неживых организмов на Земле. Ученик Докучаева, создателя учения о почвах, В.И. Вернадский, изучавший взаимодействие живых и неживых систем, выдвинул принцип неразрывной связи живого и неживого, переосмыслив понятие биосферы. Он понимал биосферу как сферу единства живого и неживого (+ смотреть 1 вопрос).
Вопрос 6.
Биосфера («сфера жизни») – сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Это одна из важнейших госсфер Земли, являющаяся основным компонентом природной среды, окружающей человека (+ смотреть 4, 5 вопросы).
Жизнь существует на Земле по меньшей мере три миллиарда лет. За это время совершилась эволюция от простейших организмов до разумных существ. По мнению академика В. И. Вернадского, «твари Земли являются созданием сложного космического процесса, необходимой и закономерной частью стройного космического механизма». Жизнь — явление космическое, а не только земное.
Это означает, что жизнь на Земле с первых своих шагов и до наших дней развивалась не изолированно от внешней космической среды, а, наоборот, постоянно взаимодействуя с ней. Печать космоса лежит на всех живых существах Земли, образующих ныне «биомассу». Если космические ритмы охватывают все неорганические оболочки Земли и даже земной шар в целом, то заранее можно предполагать, что эти ритмы как-то отражаются в жизни всех обитателей нашей планеты (в качестве примера: факты показывают, что и на самом деле биосфера необыкновенно чувствительна ко всем космическим ритмам. Мы не будем говорить о том, как реагируют живые существа на смену дня и ночи или на чередование времен года — эти факты общеизвестны).
Характер и масштабы влияния человека на окружающую его среду определяются двойственностью его положения в биосфере. С одной стороны, человек — биологический объект, входящий в общую систему круговорота и необходимо связанный со средой сложной системой трофических и энергетических взаимодействий и адаптации. С другой стороны, человечество представляет собой высокоразвитую социальную систему, которая предъявляет к среде широкий круг небиологических требований, вызванных техническими, бытовыми, культурными потребностями и прогрессивно возрастающих по мере развития науки, техники и культуры. В результате масштабы использования естественных (и прежде всего биологических) ресурсов существенно превышают чисто биологические потребности человека. В связи с этим возникает ситуация пере эксплуатации биологических ресурсов, нарушаются естественные трофические связи, возрастает доля органического вещества, не возвращаемого в круговорот.
Социально-технические потребности человека связаны с отчуждением из окружающей природы веществ, которые не входят в биогенный круговорот и соответственно не возвращаются в исходное состояние и не возобновляются. Так возникает проблема невозобновимых ресурсов. В свою очередь, многие продукты технологической переработки биогенных и абиогенных веществ также не включаются в круговорот: не имея специфических биологических деструкторов, они не разлагаются, а накапливаются как загрязнители биосферы. Таким образом, в принципе загрязнение биосферы — прямое следствие современных форм хозяйства. Токсичность многих продуктов, выводимых в окружающую среду, нарушает структуру и функции естественных биологических систем, т. е. в конечном итоге нарушает биологические условия жизни человека. Наступает кризисная ситуация: человечество как социальная система функционирует намного шире, чем как биологическая, нарушая сбалансированный в процессе эволюции биологический круговорот. В результате неизбежно ухудшается качество среды.
(смотреть вопрос 1, 2).
Вопрос 7.
Живое вещество или биомасса — совокупность всех живых организмов на Земле, способность живого вещества к воспроизводству и распространению на планете, борьбу организмов за пищу, воду, территорию, воздух. Живое вещество является определяющим компонентом биосферы, постольку можно утверждать, что оно может существовать и развиваться только в рамках целостной системы биосферы (+ вопрос 3).
Вернадский рассматривал биосферу как область жизни, включающую наряду с организмами и среду их обитания. Он выделил 7 разных типов веществ:
· живое вещество;
· биогенное вещество (горючие ископаемые, известняки и т. д., т. е. вещество, создаваемое и перерабатываемое живыми организмами);
· косное вещество (образуется процессами, в которых живые организмы не участвуют, напр. изверженные горные породы);
· биокосное вещество (создаётся одновременно живыми организмами и процессами неорганич. природы, напр. почва);
· радиоактивное вещество;
· рассеянные атомы;
· вещество космического происхождения (метеориты, космич. пыль).
Биогенное вещество — это осадочные породы, состоящие из продуктов жизнедеятельности живых организмов или представляющие собой их разложившиеся остатки (известняки, ракушечные породы, горючие сланцы, ископаемые угли, нефть и др.).
Биокостные системы планеты: почва, природные воды, атмосфера:
Атмосфера. Газовая оболочка Земли состоит в основном из азота и кислорода. В небольших количествах в ней содержатся диоксид углерода (0,003 %) и озон. Состояние атмосферы оказывает большое влияние на физические, химические и биологические процессы на поверхности Земли и в водной среде. Для процессов жизнедеятельности особенно важны: кислород, используемый для дыхания и минерализации мертвого органического вещества; диоксид углерода, используемый зелеными растениями в фотосинтезе; озон, создающий экран, защищающий земную поверхность от ультрафиолетового излучения. Атмосфера образовалась в результате мощной вулканической и горообразовательной деятельности, кислород появился значительно позднее как продукт фотосинтеза.
Гидросфера. Вода – важный компонент биосферы и необходимое условие существования живых организмов. Большое значение имеют газы, растворенные в воде: кислород и диоксид углерода. Их содержание широко варьируется в зависимости от температуры и присутствия живых организмов. В воде содержится в 60 раз больше диоксида углерода, чем в атмосфере. Гидросфера формировалась в связи с развитием геологических процессов в литосфере, при которых выделялось большое количество водяного пара.
Литосфера. Основная масса организмов литосферы находится в почвенном слое, глубина которого не превышает нескольких метров. Почва состоит из неорганических веществ (песок, глина, минеральные соли), образующихся при разрушении горных пород, и органических веществ – продуктов жизнедеятельности организмов.
Косное вещество - это совокупность веществ, в образовании которых живые организмы не участвовали, это вещество образовалось до появления жизни на Земле (горные, скалистые породы, вулканические извержения).
Радиоактивный распад— спонтанное изменение состава нестабильных атомных ядер путём испускания элементарных частиц. Процесс радиоактивного распада также называют радиоактивностью, а соответствующие элементы радиоактивными. Радиоактивными называют также вещества, содержащие радиоактивные ядра.
Вещество космического происхождения - метеориты, протоны, нейтроны, электроны.
Все вещество на планете разделяется на живое и неживое вещество. И хотя, казалось бы, нет никаких проблем в том, чтобы отличить одно от другого, на самом деле никто не знает точно, где находится переход от неживого к живому:
Ареал существования живого вещества ограничен участком на пересечении атмосферы, гидросферы и литосферы.
В живом веществе значительно быстрее протекают химические реакции в отличие от химических реакций в неживом веществе (разница может быть в тысячи или миллионы раз)
1. Живое вещество обладает значительно большей свободной энергией, чем неживое вещество.
2. Живому веществу присуща смена поколений при наличии эволюции (то есть каждое следующее поколение обладает рядом новых признаков).
3. Живое вещество имеет значительно большее химическое и морфологическое разнообразие. Оно не бывает представлено только жидкой или газообразной формой – организмы построены во всех трех состояниях.
4. Составляющие живого вещества устойчивы только в живых организмах.
5. Живое вещество существует в виде индивидуальных организмов, размеры которых могут очень сильно различаться.
6. Живому существу в значительной степени присуще саморегулируемое движение.
Вопрос 8.
Живое вещество обладает высокой функциональной активностью, связанной с его способностью к размножению и количественному росту. Это свойство В. И. Вернадский назвал «напором жизни», выделив их как биогеохимические функции живого вещества. Эти функции развиваются в соответствии с 3 биогеохимическими принципами. 1. Биогенная миграция атомов в биосфере всегда стремится к максимальному проявлению. 2.Эволюция видов идет в направлении, увеличивающем биогенную миграцию атомов в ней. 3. В течение всего геологического времени заселение планеты должно быть максимально возможным для всего живого вещества, которое существовало в тот или иной момент. Основные группы биогеохимических функций живого вещества:
Газовые:
1. Кислородно-углекислотная - создается подавляющая масса свободного кислорода на планете. Носителями этой функции являются хлорофилльные зеленые организмы. Выделение кислорода идет только при освещении зеленого вещества солнечными лучами, ночью этот фотохимический процесс прекращается и на смену ему приходит процесс образования угольной кислоты, которую зеленые растения выделяют при дыхании. Именно поэтому эта функция называется кислородно-углекислотной.
2. Углекислотная (независимая от кислородной) - создается биогенная угольная кислота в результате дыхания животных, жизнедеятельности грибов, бактерий. В то же время эти две функции являются стадиями единого биогеохимического цикла углерода.
3. Озонная и перекисьводородная — генетически связана с жизнью, так как озон и, возможно, перекись водорода - продукты жизни. Биогенный кислород, переходя в озон, предохраняет жизнь от пагубного действия ультрафиолетового излучения.