Живое вещество биосферы и его свойства

Живое вещество по массе составляет 0,01—0,02% от косного вещества биосферы, однако играет ведущую роль в биогеохимических процессах.

Ежегодная продукция живого вещества в биосфере составляет 232,5 млрд т сухого органического вещества. За это время на планете фотосинтезируется 115 10⁹т сухого органического вещества и 123 • 10⁹ т кислорода. Для этого требуется, чтобы 170-10⁹т диоксида углерода прореагировало с 68 • 10⁹ т воды. В процесс вовлекаются 6 • 10⁹ т азота, 2 • 10⁹ т фосфора, а также такие элементы, как калий, кальций, сера, железо.

Живое вещество существует в виде огромного множества организмов со своими индивидуальными признаками, разнообразных форм и размеров. Среди живых организмов встречаются и мельчайшие микроорганизмы и крупные многоклеточные существа. Размеры организмов колеблются от микрометров до десятков метров. Например, гигантские эвкалипты достигают высоты 150 м., наиболее крупные синие киты имеют длину тела около 30 м., их масса- до 150 т., что соответствует массе 25 слонов или 150 быков.

Население биосферы в видовом и морфологическом составе также многообразно. По оценкам ученых, на Земле проживает около 2 млн. видов организмов, из них около 500 тысяч - растения, а 1,5 млн. - животные.

Видовой состав органического мира суши богаче, чем мир водной среды. Число видов сухопутных животных составляет 93%, водных - 7%, у растений -соответственно 92% и 8%, что обусловлено более благоприятными для видообразования условиями суши.

Масса живого вещества составляет по оценкам ученых 2,4 10^12_т., в т.ч. масса живого вещества континентов в 800 раз превышает массу живого вещества Мирового океана. На поверхности континентов масса растений преобладает над массой животных (соответственно 99,2 и 0,8 %%). В Мировом океане соотношение обратное: свыше 90% биомассы приходится на долю животных (по Н.И. Базилевичу, Л.Е. Родину, Н.Н. Розову).

Масса живого вещества пренебрежимо мала по сравнению с массой атмосферы, гидросферы и земной коры. Однако если приять, что время оборота всей биомассы Земли 8 лет, то можно утверждать, что в последние 100-200 млн. лет существования биосферы каждые примерно 15 млн. лет в ней производится количество живого вещества, равное массе земной коры.

К основным уникальным особенностям живого вещества, обусловливающим его крайне высокую преобразующую деятельность, можно отнести следующие (по Н.А. Воронкову, 1997).

1. Способность быстро занимать (осваивать) все свободное пространство. В.И. Вернадский назвал это всюдностъю жизни. Данное свойство дало основание В.И. Вернадскому сделать вывод, что для определенных геологических периодов количество живого вещества было примерно постоянным (константой).

Во-первых, способность быстрого освоения пространства связана с интенсивным размножением. В.И. Вернадский установил общее правило: скорость размножения организмов обратно пропорциональна их размерам. Отсюда - наиболее высокая скорость размножения характерна для бактерий: в сутки сменяется до 60-65 поколений, а наиболее низкая у крупных многоклеточных растений и животных. На основе скорости размножения он вычислил время заселения поверхности земного шара: некоторые простейшие формы организмов могли бы освоить весь земной шар за несколько часов или дней, если бы не было факторов, сдерживающих их потенциальные возможности размножения: холерный вибрион - за 1,25 суток, bacterium typhi -1,8 суток, инфузории - 31-67,3 суток; у многоклеточных: муха домашняя - 366 суток, цветковые растения - более 11 лет, птицы - 15-18 лет, крысы - около 8 лет, слоны - более 1000 лет.

Во-вторых, способность быстрого освоения пространства связана со способностью организмов интенсивно увеличивать поверхность своего тела или образуемых ими сообществ. Например, площадь листьев растений, произрастающих на 1 га, составляет 8—10 га и более. То же относится к корневым системам. Данное свойство Н.Ф. Реймерс назвал «давлением жизни».

2. Движение не только пассивное, но и активное (возможность активного перемещения в пространстве), т.е. не только под действием силы тяжести, гравитационных сил и т.п., но и против течения воды, силы тяжести, движения воздушных потоков и т.п.

3. Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти (включение в круговороты веществ). Благодаря саморегуляции живые организмы способны поддерживать постоянный химический состав и условия внутренней среды, несмотря на значительные изменения условий внешней среды. После смерти эта способность утрачивается, а органические остатки очень быстро разрушаются. Образовавшиеся органические и неорганические вещества включаются в круговороты.

4. Высокая приспособительная способность (адаптация) к различным условиям, исключительное разнообразие форм 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 переносят 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. Она на несколько порядков значительнее, чем в неживом веществе. Об этом свойстве можно судить по скорости переработки вещества организмами в процессе жизнедеятельности. Например, гусеницы некоторых насекомых потребляют за день количество пищи, которое в 100—200 раз больше веса их тела. Дождевые черви (масса их тел примерно в 10 раз больше биомассы всего человечества) за 150—200 лет пропускают через свои организмы весь однометровый слой почвы. По представлениям В.И. Вернадского, практически все осадочные породы, а это слой до 3 км, на 95 — 99 % переработаны живыми организмами.

Поиск по сайту: