Живое вещество биосферы, его функции.
Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов в биосфере, вне зависимости от их систематической принадлежности.
( «биомасса»- часть биогенного вещества).
В состав живого вещества входят как органические, так и неорганические, или минеральные, вещества. Масса ж.в. сравнительно мала, но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты».
Живое вещество развивается там, где может существовать жизнь, т.е. на пересечении атмосферы, литосферы и гидросферы. В условиях, не благоприятных для существования, живое вещество переходит в состояние анабиоза.
Специфика ж.в.: характеризуется огромной свободной энергией, в живом веществе реакции идут в тысячи и миллионы раз быстрее.
Отличительной особенностью ж. в.: слагающие его химические соединения – белки, ферменты и пр. – устойчивы только в живых организмах (в значительной степени это характерно и для минеральных соединений, входящих в состав ж.в.).
Выделяют пять основных функций живого вещества:
Энергетическая- поглощение солнечной энергии при фотосинтезе, а химической энергии – путем разложения энергонасыщенных веществ и передаче энергии по пищевой цепи разнородного живого вещества.
Концентрационная - Избирательное накопление в ходе жизнедеятельности определенных видов вещества: а) массовое повышение концентраций элементов в среде, насыщенной этими элементами, например, серы и железа много в живом веществе в районах вулканизма; б) специфическую концентрацию того или иного элемента вне зависимости от среды.
Деструктивная заключается в минерализации необиогенного органического вещества, разложении неживого неорганического вещества, вовлечении образовавшихся веществ в биологический круговорот.
Средообразующая - Преобразование физико-химических параметров среды (главным образом за счет необиогенного вещества).
Транспортная - Перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении.
Живое вещество охватывает и перестраивает все химические процессы биосферы. Живое вещество есть самая мощная геологическая сила, растущая с ходом времени.
5. Круговорот веществ в биосфере. (можно взять один из примеров)
Деятельность живых организмов в биосфере сопровождается извлечением из окружающей среды больших количеств минеральных веществ. После смерти организмов составляющие их химические элементы возвращаются в окружающую среду. Так возникает биогенный (с участием живых организмов) круговорот веществ в природе, т. е. циркуляция веществ между литосферой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Под круговоротом веществ понимают повторяющийся процесс превращения и перемещения веществ в природе, имеющий более или менее выраженный циклический характер.
В круговороте веществ принимают участие все живые организмы, поглощающие из внешней среды одни вещества и выделяющие в нее другие. Таким образом, атомы основных химических элементов постоянно совершают миграцию из одного организма в другой, из почвы, атмосферы и гидросферы — в живые организмы, а из них—в окружающую среду, пополняя таким образом неживое вещество биосферы. Эти процессы повторяются бесконечное число раз. Так, например, весь атмосферный кислород проходит через живое вещество за 2 тыс. лет, весь углекислый газ — за 200—300 лет.
Непрерывная циркуляция химических элементов в биосфере по более или менее замкнутым путям называется биогеохимическим циклом. Необходимость циркуляции объясняется ограниченностью их запасов на планете. Чтобы обеспечить бесконечность жизни, химические элементы должны совершать движение по кругу. Круговорот каждого химического элемента является частью общего грандиозного круговорота веществ на Земле, т. е. все круговороты тесно связаны между собой. Таким образом, биосфера может быть устойчивой только при условии постоянного круговорота веществ и притока солнечной энергии.
Круговорот воды. Вода — самое распространенное вещество в биосфере. Основные ее запасы (97,1%) сосредоточены в виде солено-горькой воды морей и океанов. Остальные воды — пресные. Воды ледников и вечных снегов (т. е. вода в твердом состоянии) вместе составляют около 2,24% (70% от запасов всей пресной воды), грунтовые воды — 0,61%, воды озер и рек соответственно 0,016% и 0,0001%, атмосферная влага—0,001%.
Вода в виде водяного пара испаряется с поверхности морей и океанов и переносится воздушными потоками на различные расстояния. Большая часть испарившейся воды возвращается в виде дождя в океан, а меньшая — на сушу. С суши вода в виде водяного пара теряется благодаря процессам испарения с ее поверхности и транспирации растениями. Вода переносится в атмосферу и в виде осадков возвращается на сушу или в океан. Одновременно с континентов в моря и океаны поступает речной сток воды.
Как видим, основу глобального круговорота воды в биосфере обеспечивают физические процессы, происходящие с участием мирового океана. Роль живого вещества в них, казалось бы, невелика. Однако на континентах масса воды, испаряемая растениями и поверхностью почвы, играет главную роль в круговороте воды. Так, в различных лесных зонах основное количество осадков образуется из водяного пара, поступающего в атмосферу благодаря суммарному испарению, и в результате такие зоны живут как бы на собственном замкнутом водном балансе. Масса воды, транспирируемая растительным покровом, весьма существенна. Так, гектар леса испаряет 20—50 т воды в сутки. Роль растительного покрова заключается также в удержании воды путем замедления ее стока, в поддержании постоянства уровня грунтовых вод и др.
Понятие о ноосфере.
Основное внимание Вернадский уделял высшей форме развития материи на Земле — жизни, которая определяет и подчиняет себе другие планетарные процессы. По его представлению, химическое состояние наружной коры нашей планеты (биосферы) всецело находится под влиянием жизни. А энергия, придающая биосфере обычный облик, имеет космическое происхождение. Источником ее являются лучи Солнца. Но именно живые организмы, совокупность жизни, по мнению В.И. Вернадского, превращают эту космическую энергию в земную, химическую, и создают бесконечное разнообразие нашего мира. Этот великий планетарный процесс, пишет ученый, есть миграция химических элементов в биосфере.
В.И. Вернадский впервые доказал наличие динамического равновесия между
веществом и энергией в мироздании. Он утверждал: живое вещество, не превышающее по весу и десятой доли процента биосферы, совершает огромные биогеохимические процессы на планете. Он рассматривал органическое вещество живых организмов в качестве носителя свободной энергии в биосфере.
В последние годы жизни ученый пришел к выдающемуся философскому открытию — идее перехода биосферы в ноосферу. Среди живой материи ведущую роль ученый отводил человечеству.
Он акцентировал внимание на том, что человечество, взятоев целом, становится мощной геологической силой и способно превратить биосферу в ноосферу, т.е. сферу разумного гармонического взаимоотношения природы и общества. Учение о биосфере и ноосфере в наше время стало основой новой экологической стратегии выживания человечества — концепции устойчивого развития.
Ученыйпредвидел планетарное,геохимическое значение общественной производительной деятельности человека, которая во все возрастающих масштабах воздействует на судьбу химических элементов планеты. В.И. Вернадский прогнозировал влияние на природу в эпоху ноосферы результатов деятельности человека, ее масштабов. Он писал об удивительной быстроте роста геохимической работы человека, о все более ярком влиянии сознания и коллективного разума на геохимические процессы, которые могут и изменят не только геохимический состав, но и структурную организацию биосферы.
Он предвидел выход человека за пределы планеты, говорил об автотрофной роли человечества ( искусственный синтез органических материалов, полимеров и др).
Он слишком идеализировал отношение будущего человека к природе, считал, что оно обязательно будет добрым, мудрым, и не мог, конечно, предположить масштабов и темпов потребительских, варварских действий человека по отношению к природе и окружающей среде.