| Категория воздействия | Нормализованные индикаторы (Ii×kn) 106 | Весовой коэффициент (kw) | Индикатор воздействия на ОС (Ii×kn×kw) 106 |
| Изменение климата | 130,82944 | 7,42×10-5 | 327,0736 |
| Кислотные осадки | 85,1592 | 0,0089 | 851,592 |
| Образование фотохимического смога | 0,1239615 | 0,0507 | 0,30990375 |
| ИТОГО | – | – | 1284,97550 |
История появления термина "живое вещество" и его определения.
В конце позапрошлого столетия английский натуралист доктор Карутерс наблюдал над Красным морем переселение саранчи с берегов Северной Африки до Аравии. Это явление поразило его своим размахом и он решил определить массу насекомых в одной из туч, что пролетала над ним 25 ноября 1885 года. Оказалось, что туча занимала площадь 6 тыс. км2 и весила 44 млн. т. Эти расчеты были опубликованы в журнале "Природа" за 1890 год.
Вернадский В.И. прочитал настоящую статью, был поражен таким явлением и записал на одной из и своих папок в рабочем кабинете "Живое вещество". Живое вещество (по Вернадскому В.И.) - это совокупность всех живых организмов, которые существуют в данный момент, численно выраженная в элементарном химическом составе, в весе и энергии. Она связана из ОС биогенным током атомов: своим дыханием, питанием и размножением.
Биосфера - область распространения живого вещества. Пределы этой области определены Вернадским В.И. Верхний предел обусловлен лучевой энергией, которая приходит из космоса и губительная для живых организмов. Это жесткое ультрафиолетовое излучение. Оно задерживается в озоновом слое на высоте 15 км (нижняя граница слоя). Нижний предел определяется температурой недр. На глубине 3÷3,5 км t = 100оС.
Связь живого вещества и энергии в биосфере. Все живые организмы представлены как кое-что целое и единственное, потому что они являются функцией биосферы. "Живое вещество" - связана из ОС биогенным током атомов: своим дыханием, питанием и размножением.
Биосфера (Вернадский В.И.) - это не только пленка живого вещества на поверхности планеты, но и все продукты ее жизнедеятельности за геологическое время: почвы, осадки и метаморфические породы, и свободный кислород воздуха. Мы ходим по труппам наших предков; мы дышим жизнью тех, кто давно уже умер.
Косное вещество планеты подчинено закону роста энтропии. Живое вещество имеет антиэнтропические свойства. И все это многообразие живого и косного связано "биогенной миграцией атомов" или "биохимической энергией живого вещества биосферы".
Этногенез (скопление людей, похожих друг на друга) должен систематически удалять накопленную энтропию (энергию). Поэтому живое вещество обменивается из ОС энергией.
Человечество как часть живого вещества. Благодаря победе идей об изменениях и превращениях во второй половине ХІХ ст. в биологии, осознание неразрывной связи человека со всем живым стало доминирующим. В частности это отображается в том, что человеческая культура в ее историческом развитии уже осознается как естественно исторический проявление жизни на нашей планете. Изменена культурой земная поверхность не является чем-то чужим природе, а является естественным и неминуемым проявлением жизни как естественного процесса.
Новая форма живого вещества - человеческая, резко отличается от всех других однородных живых веществ:
1) Все растущей со временем интенсивностью своего геологического эффекта.
2) Влиянием, которое она осуществляет на других живи вещества.
При изучении геохимического значения человека как однородного живого вещества мы не можем возводить ее полностью к весу, сложу или энергии новый фактор - человеческое сознание. Вернадский называл это ноосферой.
Функции живого вещества (ЖВ). Для раскрытия сущности процессов, которые проходят в биосфере А.В. Лапо (1987) предложил основные функции ЖВ: энергетическую, деструктивную, концентрационную и средообразующую. Энергетическая функция. Она выполняется растениями, которые в процессе фотосинтеза аккумулируют солнечную энергию в виде разнообразных органических соединений. Такую реакция можно записать в виде (Д. Кребс):
12Н2О + 6СО2+солнечная энергия + хлорофилл + энзимы → С6Н12О6 + 6О2 + 6Н2О
Зеленые растения являются живым механизмом биосферы. Они улавливают солнечный луч и создают фотосинтезом химические тела - своеобразные солнечные сплетения, энергия которых в дальнейшем является действенной химической энергией биосферы.
По расчетам Вернадского В.И. на Земле ежегодно аккумулируется растениями около 1019 ккал энергии. Внутри экосистемы эта энергия в виде еды распределяется между животными. Частично энергия рассеивается, а частично накапливается в отмершем органическом веществе и переходит в копательное состояние. Так образуются торф, каменный уголь, нефть.
Деструктивная функция. Эта функция заключается в разложении, минерализации мертвого органического вещества, химическом разложении горных пород, втяжении образованных минералов в биотический круговорот. Мертвое органическое вещество раскладывается к простым неорганическим соединениям (углекислого газа, сероводороду. Метану, аммиаку и тому подобное), которые опять используются в начальном звене круговорота. Этом занимается специальная группа организмов - редуценты (деструкторы).
Особо следует сказать о химическом расписании горных пород. Благодаря ЖВ биотический круговорот пополняется минералами, которые высвобождаются из литосферы. Например, по свидетельству А.В. Лапо, плесневый грибок в лабораторных условиях за неделю высвобождал из базальта 3% входящего к нему кремния, 11% алюминия, 59% магния, 64% железа. Пионеры жизни на скалах - бактерии, сине-зеленые водоросли, грибы и лишайники - оказывают на горные породы более сильное химическое влияние растворами целого комплекса кислот - угольной, азотной, сернистой и разнообразных органических. Раскладывая с их помощью те или другие минералы, организмы избирательно изымают и включают в биотический круговорот более важные питательные элементы - кальций, калий, натрий, фосфор, кремний, микроэлементы.
Общая масса зольных элементов, которая включается ежегодно в биотический круговорот только на сущих, складывает около 8 млрд. т. Это в несколько раз превышает массу продуктов извержения всех вулканов мира на протяжении года. Благодаря жизнедеятельности организмов-деструкторов образуется уникальное свойство почв - их плодородие.
Концентрационная функция заключается в выборочном накопленные при жизнедеятельности организмов атомов веществ, которые рассеяны в природе. Способность концентрировать элементы из разбавленных растворов - это характерная особенность ЖВ. Наиболее активными концентраторами многих элементов являются микроорганизмы. Например, в продуктах жизнедеятельности некоторых из них сравнительно с естественной средой содержимое марганца увеличено в 1200000 раз, железа - в 65000, ванадию - в 420000, серебра - в 240000 раз и тому подобное.
Морские организмы активно концентрируют рассеянные минералы для построения своих скелетов или сени. Существуют, например, кальциевые организмы (моллюски, кораллы, мшанки, иглокожие, известняковые водоросли и тому подобное) и кремниевые (диатомовые водоросли, кремниевые губки). Особо следует обратить внимание на способность морских организмов накапливать микроэлементы, тяжелые металлы, в том числе ядовитые (трут, свинец, мышьяк), радиоактивные элементы. Их концентрация в теле беспозвоночных и рыб может в сотне тысяч раз превышать содержимое в морской воде. Благодаря этому морские организмы полезны как источник микроэлементов, но вместе с тем употребление их в еду может угрожать отравлением тяжелыми металлами или быть опасным в связи с повышенной радиоактивностью.
Средообразующая функция заключается в трансформации физико-химических параметров среды (литосферы, гидросферы, атмосферы) в условия, благоприятные для существования организмов. Можно сказать, что она является совместимым результатом всех рассмотренных выше функций ЖВ: энергетическая функция обеспечивает энергией все звенья биологического круговорота; деструктивная и концентрационная способствуют исключению с естественной среды и накоплению рассеянных, но жизненно важных для организмов элементов.
Средообразующие функции ЖВ создали и поддерживают в равновесии баланс вещества и энергии в биосфере, обеспечивая стабильность условий существования организмов, в том числе и человека. Вместе с тем ЖВ способна возобновлять условия существования, нарушенные в результате природных катастроф или антропогенного влияния. Эту способность ЖВ к регенерации экологических условий выражает принцип Лэ Шателье, заимствованный из области термодинамических равновесие. Он заключается в том, что изменение любых переменных в экосистеме в ответ на внешние вмешательства осуществляется в направлении компенсации этих вмешательств. В теории управления аналогичное явление носит название негативных обратных связей. Благодаря этим связкам система возвращается в начальное состояние, если вмешательства не превышают предельных значений. Таким образом гомеостаз, стойкость экосистемы, оказывается явлением не статичным, а динамическим.
В результате средообразующие функции в географической оболочке случились последующие важные события: был преобразован газовый состав первичной атмосферы; изменился химический состав вод первичного океана; образовалась толща пород осадок в литосфере; на поверхности сущие образовалась плодородная грунтовая сень (также плодородные воды океана, год и озер).
Вернадский объясняет парадокс: почему, несмотря на то, что общая масса ЖВ - пленка жизни, которая покрывает Землю, - очень имела, результаты жизнедеятельности организмов отображаются на составе и литосферы, и гидросферы, и атмосферы?