5. Жива речовина біосфери. Її основні Властивоті та функціїї

Життя на Землі реалізується у формі живої речовини, яку часто називають також біотою. Поняття «жива речовина» ввів у науку В. І. Вернадський і розумів під ним сукупність усіх живих організмів планети.

Жива речовина існує у формі конкретних живих одиниць — організмів (індивідів), які, своєю чергою, групуються в більш або менш дискретні одиниці існування матерії — види.

Кожен організм має свою програму розвитку й діяльності, записану у вигляді певної сукупності генів, — генотип. Ця про­грама реалізується в характерних, притаманних лише даному організмові зовнішньому вигляді, фізіологічних і біохімічних властивостях, у поведінці. Сукупність усіх ознак та властивостей, що визначаються генотипом, називається фенотипом. За рахунок фенотипу організм оптимальною мірою пристосовується до зовнішнього середовища, перебуває з ним у найбільш гармоній­них відносинах. Організми одного виду мають досить схожі, хоча й не ідентичні генотипи й фенотипи. Сукупність генотипів усіх видів нашої планети становить її генофонд (це майже синонім терміна «видова різноманітність»).

Отже, втрата будь-якого виду призводить до зменшення видової різноманітності й порушує гармонію у взаємовідносинах живої та неживої речовин.

До основних властивостей живої речовини належать:

1. здатність швидко займати (освоювати) вільний простір. Власне ця властивість дала змого В.І. Вернадському зробити висновки і визначити, що кількість живої речовини в різні геологічні періоди була приблизно стабільною (константою). Здатність швидкого освоєння простору пов’язане з інтенсивним розмноженням, властивістю організмів інтенсивно збільшувати поверхню свого тіла і створювати угрупування;

2. рух пасивний (під дією сили тяжіння, гравітаційних сил та ін.) і активний (рух проти течії води, сил тяжіння, руху повітряних потоків та ін.);

3. стійкість при житті і швидкий розклад після смерті (кругообіг речовини і енергії);

4. висока пристосованість (адаптація) до різних умов середовища (водного, наземно-повітряного, ґрунтового, організменного) і їх фізико-хімічних параметрів (температури, тиску, вологості, безкисневе середовище та ін.);

5. феноменально висока швидкість протікання реакцій. Наприклад, гусениці деяких комах споживають за день кількість їжі, яка в 100-200 раз є більшою за їх масу тіла. Дощові черв’яки (маса їх тіла приблизно в 10 раз більша біомаси всього людства) за 150-200 років пропускають через свій організм весь однометровий шар ґрунту. За уявленнями В.І. Вернадського, практично всі осадові породи, а це шар до 3 км, на 95-99 % переробляється живими організмами;

6. висока швидкість оновлення живої речовини. Підраховано, що в середньому для біосфери жива речовина оновлюється за 8 років, при цьому на суші – 14 років, а для океану, де перебувають організми з коротким періодом життя (наприклад, планктон) – 33 дні. В результаті високої швидкості оновлення за всю історію існування життя загальна маса живої речовини, що пройшла через біосферу, приблизно в 12 раз є більшою за масу Землі.

Згідно класифікації А.В. Лапо (1987) виділяють наступні функції живої речовини:

1. енергетична. Пов’язана з накопиченням енергії в процесі фотосинтезу, передаванням її по ланцюгах живлення, розсіюванні. Ця функція знайшла відображення в двох біогеохімічних принципах, сформульованих В.І.Вернадським. Перший – геохімічна біогенна енергія прямує в біосфері до максимального прояву. Другий – в процесі еволюції виживають ті організми, які своїм життям збільшують геохімічну енергію;

2. Газова. Властивість змінювати і підтримувати визначений газовий склад середовища проживання і атмосфери в цілому. З газовою функцією пов’язують два періоди в розвитку біосфери.

Перший – відноситься до часу, коли вміст Оксигену в атмосфері досягнув приблизно 1 % від сучасного його вмісту (перша точка Пастера). Це обумовлено появою перших аеробних організмів (організми, які можуть проживати лише в середовищі, що містить Оксиген). З цього часу відновні процеси в біосфері почали доповнюватись окиснення. Це відбулось приблизно 1,2 млрд. р.т.

Другий – переломний період в вмісті Оксигену пов’язують з часом, коли його концентрація досягнула приблизно 10 % від сучасного його вмісту (друга точка Пастера). Це створило умови для синтезу озону і утворення озонового шару у верхніх шарах Атмосфери, що обумовило можливість освоєння організмами суходолу (до цього часу функції захисту організмів від згубних ультрафіолетових променів виконувала вода, під шаром якої можливе було життя).

3. Окисно-відновна. Пов’язана з інтенсифікацією процесів окиснення внаслідок діяльності живої речовини (зростанням кількості Оксигену в навколишньому середовищі), а також відновлення (розкладу органічних речовин). Процеси відновлення супроводжуються утворення і накопичення сірководню, і метану.

4. Концентраційна. Властивість організмів концентрувати в своєму тілі розсіяні хімічні елементи, підвищуючи їх вміст в своєму тілі по відношенню з оточуючим середовищем в декілька разів.

5. Деструктивна. Руйнування організмами і продуктами їх життєдіяльності як самих залишків органічних речовин, так і косної речовини. Головний механізм цієї функції пов'язаний з кругообігом речовин. Найбільшу значення в цьому відношенні виконують нижчі форми життя – гриби, бактерії (деструктори, редуценти).

6. Транспортна. Переніс речовини і енергії у результаті активної форми руху організмів.

7. Середовище утворююча. Ця функція є інтегрованою (результат спільної дії інших функцій). З нею пов’язане перетворення фізико-хімічних параметрів середовища. Прикладом може служити процес ґрунтоутворення.

8. Розсіювання. Проявляється через трофічну (харчову) і транспортну діяльність організмів.

9. Інформаційна. Живі організми ї їх угрупування накопичують певну інформацію, закріплюють її в спадкових структурах і потім передають наступним поколінням (механізм адаптації).