Введення, жива речовина - функції живого речовини в біосфері

Біосфера - зовнішня оболонка землі, розвиток якої визначається постійним припливом сонячної енергії. Складна організація біосфери пов'язана з діяльністю живої речовини - сукупності всіх особин кожного виду живих істот.

Жива речовина існує на Землі у формі безперервного чергування поколінь. Завдяки цьому сучасне живе речовина виявляється генетично пов'язаним з живою речовиною всіх минулих геологічних епох. Жива речовина пов'язано з відсталим речовиною - атмосферою (до рівня озонового екрану), повністю з гідросферою і літосферою, головним чином в межах грунту, але не тільки.

Атмосфера, гідросфера і грунт впливають на живу речовину біосфери, забезпечуючи його мінеральним харчуванням, водою повітрям. Наприклад, характер рослинності залежить від ступеня зволоження грунту.

Ступінь зволоження грунту

Помірне, надмірне і оптимальне

Переважання болотної рослинності

Жива речовина біосфери неоднорідне і має трьома типами трофічних взаємодій: автотрофне, гетеротрофні, міксотрофное. Трофічні екологічні взаємодії сприяють перетворенню неорганічного (відсталого) речовини в органічне і зворотного перебудові органіче6скіх речовин в мінеральні. Представники кожного царства, типу і класу виконують свої функції в екологічні взаємодіях на рівні біосфери.

Космічні випромінювання в біосфері перетворюються в різноманітні види енергії. Перетворення енергії відбувається в процесі її циркуляції між речовиною планети і живими організмами біосфери - біогеохімічного кругообігу речовин: переміщення величезних мас хімічних елементів, перерозподілу накопиченої в процесі фотосинтезу енергії, перетворення інформації. Биогеохимический круговорот речовин забезпечує безперервність життя в біосфері при кінцевій кількості речовини і постійного притоку сонячної енергії, перетворює лик планети, фізико-хімічне середовище проживання живих істот, включаючи людину.

Природокористування - об'єктивна оцінка стану і оптимізація використання природних ресурсів і умов навколишнього природного середовища, їх охорони і відтворення.

Згідно В.І. Вернадському речовина біосфери складається з:

· Живого речовини - біомаси сучасних живих організмів;

· Біогенних речовин - всіх форм детриту, а також торфу, вугілля, нафти і газу біогенного походження;

· Биокосное речовини - сумішей біогенних речовин з мінеральними породами небіогенного походження (грунт, мули, природні води, газо- та нафтоносні сланці, бітумінозні піски, частина осадових карбонатів);

· Відсталу речовину - гірських порід, мінералів, опадів, не порушених прямим біогеохімічним впливом організмів.

Центральним у цій концепції є поняття про живу речовину, яке В.І. Вернадський визначає як сукупність живих організмів. Крім рослин і тварин, В.І. Вернадський включає сюди і людство, вплив якого на геохімічні процеси відрізняється від впливу інших живих істот, по-перше, своєю інтенсивністю, що збільшується з ходом геологічного часу; по-друге, тим впливом, яке діяльність людей робить на іншу живу речовину.

Це вплив позначається насамперед у створенні численних нових видів культурних рослин і домашніх тварин. Такі види не існували раніше і без допомоги людини або гинуть, або перетворюються в дикі породи. Тому Вернадський розглядає геохімічну роботу живої речовини в нерозривному зв'язку тварини, рослинного царства і культурного людства як роботу єдиного цілого.

На думку В.І. Вернадського, в минулому не додавали значення двом важливим факторам, що характеризують живі тіла і продукти їхньої життєдіяльності:

· Відкриттю Пастера про перевагу оптично активних з'єднань, пов'язаних з діссімметрічностью просторової структури молекул, як відмінної риси живих тіл.

· Явно недооценивался внесок живих організмів в енергетику біосфери і їхній вплив на неживі тіла. Адже до складу біосфери входить не тільки жива речовина, але і різноманітні неживі тіла, які В.І. Вернадський називає відсталими (атмосфера, гірські породи, мінерали і т.д.), а також і біокосні тіла, утворені з різнорідних живих і відсталих тіл (грунти, поверхневі води тощо). Хоча жива речовина по обсязі і вазі складає незначну частину біосфери, пов'язаних зі зміною вигляду нашої планети.

Оскільки жива речовина є визначальним компонентом біосфери, остільки можна стверджувати, що воно може існувати і розвиватися тільки в рамках цілісної системи біосфери. Тому не випадково В.І. Вернадський вважає, що живі організми є функцією біосфери і найтіснішим образом матеріально й енергетично з нею пов'язані, є величезною геологічною силою, її визначальної.

Вирішальне відмінність живої речовини від відсталого полягає в наступному:

· Зміни та процеси в живій речовині відбуваються значно швидше, ніж у відсталих тілах. Тому для характеристики змін у живій речовині використовується поняття історичного, а у відсталих тілах - геологічного часу. Для порівняння зазначимо, що секунда геологічного часу відповідає приблизно ста тисячам років історичного;

· В ході геологічного часу зростають міць живої речовини і його вплив на відсталу речовину біосфери. Це вплив, указує В.І. Вернадський, виявляється насамперед "у безупинному біогенному струмі атомів з живої речовини у відсталу речовину біосфери і назад";

· Тільки в живу речовину відбуваються якісне зміни організмів у ході геологічного часу. Процес і механізми цих змін уперше знайшли пояснення в теорії походження видів шляхом природного відбору Ч. Дарвіна (1859 г.);

· Живі організми змінюються в залежності від зміни навколишнього середовища, адаптуються до неї і, відповідно до теорії Дарвіна, саме поступове нагромадження таких змін служить джерелом еволюції.

В.І. Вернадський висловлює припущення, що жива речовина, можливо, має і свій процес еволюції, що виявляється в зміні з ходом геологічного часу, поза залежністю від зміни середовища.

Для підтвердження своєї думки він посилається на безупинний ріст центральної нервової системи тварин і її значення в біосфері, а також на особливу організованість самої біосфери. На його думку, у спрощеній моделі цю організованість можна виразити так, що жодна з крапок біосфери "не попадає в те саме місце, в ту ж точку біосфери, у який коли-небудь була раніше". У сучасних термінах це явище можна описати як необоротність змін, які властиві будь-якому процесу еволюції і розвитку.

Безперервний процес еволюції, що супроводжується появою нових видів організмів, впливає на всю біосферу в цілому, в тому числі і на природні біокосні тіла, наприклад, грунту, наземні і підземні води і т.д. Це підтверджується тим, що грунти і ріки девону зовсім інші, чим третинної і тим більше нашої епохи. Таким чином, еволюція видів поступово поширюється і переходить на всю біосферу.

Оскільки еволюція і виникнення нових видів припускають існування свого початку, остільки закономірно виникає питання: а чи є такий початок у життя? Якщо є, то де його шукати - на чи Землі в Космосі? Чи може виникнути живе з неживого?

Над цими питаннями протягом сторіч задумувалися багато релігійних діячів, представники мистецтва, філософи, вчені. В.І. Вернадський докладно розглядає найбільш цікаві точки зору, що висувалися видатними мислителями різних епох, і приходить до висновку, що ніякої переконливої ​​відповіді на ці питання не існує. Сам він як учений на початку дотримувався емпіричного підходу до вирішення зазначених питань, коли стверджував, що численні спроби знайти в древніх геологічних шарах Землі сліди присутності яких-небудь перехідних форм життя не увінчалися успіхом. У всякому разі деякі останки життя були виявлені навіть в докембрійських шарах, що нараховують 600 мільйонів років. Ці негативні результати, на думку В.І. Вернадського, дають можливість висловити припущення, що життя як матерія й енергія існує у Всесвіті вічно і тому не має свого початку. Але таке припущення не більше, емпіричне узагальнення, засноване на тому, що сліди живої речовини дотепер не виявлені в земних шарах. Щоб стати науковою гіпотезою, воно повинно бути погоджено з іншими результатами наукового пізнання, в тому числі і з більш широкими концепціями природознавства і філософії. У всякому разі не можна не рахуватися з поглядами тих натуралістів і філософів, що захищали теза про виникнення живої матерії з неживої, а в даний час навіть висувають обгрунтування гіпотези і моделі походження життя.

Припущення щодо абіогенного, чи неорганічного походження життя робилися неодноразово ще в античну епоху, наприклад, Аристотелем, що допускав можливість виникнення дрібних організмів з неорганічної речовини. З виникненням експериментального природознавства і появою таких наук, як геологія, палеонтологія і біологія, така точка зору зазнала критики як не обґрунтована емпіричними фактами. Ще в другій половині XVII ст. Принцип, проголошений відомим флорентійським лікарем і натуралістом Ф. Реді, що все живе виникає з живого. Утвердженню цього принципу сприяли дослідження знаменитого англійського фізіолога Вільяма Гарвея (1578-1657), який вважав, що усяка тварина походить з яйця, хоча він і допускав можливість виникнення життя абіогенним шляхом.

Надалі, у міру проникнення фізико-хімічних методів у біологічні дослідження знову й усе наполегливіше стали висуватися гіпотези про абіогенне виникнення життя. Вище ми вже говорили про хімічну еволюцію як передумові виникнення предбіотичною, або предбиологической стадії виникнення життя. З зазначеними результатами не міг не рахуватися В.І. Вернадський, і тому його погляди з цих питань не залишалися незмінними, але, спираючись на грунт точно встановлених фактів, він не допускав ні божественного втручання, ні земного походження життя. Він переніс виникнення життя за межі Землі, а також допускав можливість її появі в біосфері за певних умов. Він писав: "Принцип Реді ... не вказує на неможливість абиогенеза поза біосферою при встановленні наявності в біосфері (тепер чи раніше) фізико-хімічних явищ, не прийнятих при науковому визначенні цієї форми організованості земної оболонки".

Незважаючи на деякі протиріччя, навчання Вернадського про біосферу являє собою новий великий крок у розумінні не тільки живої природи, але і її нерозривного зв'язку з історичною діяльністю людства.

Схожі статті