Живое вещество и его роль в биосфере

Живое вещество – совокупность всех живых организмов, выраженная через массу, энергию и химический состав.

Живое вещество – основа биосферы, но составляет крайне незначительную её часть.

Высокая химическая активность и геологическая роль живого вещества, прежде всего, связано с тем, что живые организмы благодаря биологическим катализаторам (ферментам) совершают (по выражению академика Л. С. Берга) что-то невероятное с точки зрения физико-химических явлений; например они способные фиксировать в своём 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 градусов Цельсия и давления от 500 до 700 атмосфер.

В живых организмах на порядок или несколько порядков увеличиваются скорости химических реакций в процессе обмена веществ; в связи с этим Вернадский живое вещество назвал «чрезвычайно активизированной материей».

Свойства живого вещества

1. Способность быстро занимать (осваивать) всё свободное пространство.

2 Движение не только пассивное (под действием силы тяжести, гравитационных сил), но и активное

3. Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти, сохраняя при этом высокую физико-химическую активность

4. Высокая приспособительная способность (адаптация) к различным условиям; в связи с этим наблюдается освоение не только всех сред жизни, но и крайне трудных по физико-химическим параметрам условий

5. Феноменально высокая скорость протеканий реакций; она в сотни и в тысячи раз выше, чем в неживом веществе

6. Высокая скорость обновления живого вещества

Все перечисленные свойства живого вещества обуславливаются концентрацией в нём больших запасов энергии; согласно Вернадскому по энергетической насыщенности с живым веществом может соперничать только лава, образующаяся при извержении вулканов.

Функции живого вещества на основе классификации А. В. Лаппо (1987)

1. Энергетическая – связана с запасанием энергии в процессе фотосинтеза, передачей её по цепям питания, рассеиванием; одна из важнейших функций

2. Газовая – способность изменять и поддерживать определённый газовый состав среды обитания и атмосферы в целом, в частности включение углерода в процессы фотосинтеза, а затем – в цепи питания обуславливала аккумуляцию его в биогенном веществе;

3. Окислительно-восстановительная – связана с интенсификацией под влиянием живого вещества как процессов окисления (благодаря обогащению среды кислородом), так и восстановления (разложение органических веществ при недостатке кислорода)

4. Концентрационная – способность организмов концентрировать в своём теле рассеянные химические элементы, повышая их содержание по сравнению с окружающей средой на несколько порядков

5. Деструктивная – разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности как самих остатков органического вещества, так и костных веществ; основной механизм этой функции связан с круговоротом веществ

6. Транспортная – перенос вещества и энергии в результате активной формы движения организмов

7. Средообразующая – является интегративной (т. е. как результат совместного действия других функций); в ней связана преобразование физико-химических параметров среды

8. Рассеивающая – проявляется через трофическую (питательную) и транспортную деятельность организма (например рассеивание вещества при выделении организмами экскрементов, гибели организмов, разного рода перемещения в пространстве, смене покровов

9. Информационная – живые организмы и их сообщества накапливают определённую информацию, закрепляют её в наследственных структурах и затем передают последующим поколениям – одно из проявлений адаптационных механизмов

В обобщённом виде роль живого вещества сформулирована геохимиком А. Н. Перельманом в виде «Закона биогенной миграции атомов»: миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества, или же она протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом…

В соответствии с этим законом понимание процессов, протекающих в биосфере невозможно без учёта биотических и биогенных факторов. Воздействуя на живое население Земли люди тем самым изменяют условия миграции атомов и, как следствие, воздействую на основополагающие геологические процессы.