19. Особенность «живого вещества» Земли (по В.И. Вернадскому),
Живое вещество — краеугольный камень учения о биосфере В. И. Вернадского, который акцентировал внимание на биогеохимической специфике этого образования следующим образом : на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом».
Живое вещество — по В. И. Вернадскому, это совокупность всех живых организмов современной биосферы.
Живое вещество — совокупность и биомасса живых организмов в биосфере. На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, вместе взятые».
Живое вещество ( по В. И. Вернадскому ) — совокупность всех живых существ, населяющих планету ( от простейших вирусов до человека ), характеризуется химическим составом, массой, энергией, информацией, трансформирует солнечную энергию и вовлекает неорганическую материю в непрерывный круговорот.
Живое вещество биосферы более чем на 99% представлено биомассой наземных растений, грибов и микроорганизмов. Поэтому они в основном и определяют средний химический состав суммарной биомассы.
Живое вещество биосферы состоит из наиболее простых и наиболее распространенных в космосе атомов.
Живое вещество возникло тогда, когда, все более и более структурируясь, сложные органические вещества, а затем и протоклетки достигли уровня клеточного строения. Клетка — это система, состоящая из биополимеров, а также содержащая малые органические и неорганические молекулы. Клетки отделены от окружающей среды и друг от друга тонкой поверхностной пленкой-мембраной. Главными их свойствами являются самовоспроизведение, постоянный обмен веществом и энергией с внешней средой и структурная обособленность от последней.
Живое вещество Земли — масса всех организмов, обитающих на планете ( В.И. Вернадский ). Вес живого вещества составляет примерно десятитысячную долю процента от веса земной коры. Десятки процентов веса приходятся на кислород и водород, проценты — на углерод, азот и кальций, десятые доли процента — на фосфор, кремний, калий и серу, сотые доли — на магний, натрий, хлор и алюминий.
Занятие 6 (Е).
20. Определение биосферы, ее структура. (Е-1)
Биосфе́ра (от др.-греч. βιος — жизнь И σφαῖρα — сфера, шар) — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли.
Термин «биосфера» был введён в биологии Жаном-Батистом Ламарком в начале XIX в., а в геологии предложен австрийским геологом Эдуардом Зюссом в 1875 году[1].
Целостное учение о биосфере создал русский биогеохимик и философ В. И. Вернадский. Он впервые отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом.
Существует и другое, более широкое определение: Биосфера — область распространения жизни на космическом теле. При том что существование жизни на других космических объектах, помимо Земли пока неизвестно, считается что биосфера может распространяться на них в более скрытых областях, например, в литосферных полостях или в подлёдных океанах. Так, например, рассматривается возможность существования жизни в океане спутника Юпитера Европы.
Состав биосферы
Биосферу слагают следующие типы веществ[2]:
Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4-3,6×1012 т (в сухом весе) и составляет менее 10−6 массы других оболочек Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живое вещество не просто населяет биосферу, а преобразует облик Земли. Живое вещество распределено в пределах биосферы очень неравномерно.
Биогенное вещество — вещество, создаваемое и перерабатываемое живым веществом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь всю атмосферу, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.
Косное вещество — продукты, образующиеся без участия живых организмов.
Биокосное вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.
Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.
Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений.
Вещество космического происхождения.
Современная наука считает, что примерно 1 млрд. лет назад произошло разделений живых существ на два царства -- растений и животных. Различия между ними можно разделить на три группы: 1) по структуре клеток и их способности к росту; 2) по способу питания; 3) по способности к движению.
У животных клеток есть центриоли, но нет хлорофилла и клеточной стенки, мешающей изменению формы. Большинство растений необходимые для жизни вещества получают в результате поглощения минеральных соединений. Животные питаются готовыми органическими соединениями, которые создают растения в процессе фотосинтеза.
Классификация растений и животных построена в соответствии с их отличительными признаками. Основной структурной единицей был признан вид, а более высокие уровни составили последовательно род, отряд, класс.
Итак, численность видов по отделам (у дробянок, растений и грибов) и типам (у животных) распределяется следующим образом Горелов А.А. Концепции современного естествознания: Учебное пособие. - М.: Высшее образование., 2005. - С. 140.:
-Царство дробянки: Бактерии -- 3000; Сине-зеленые водоросли, или цианобактерии -- 2000.
-Царство растения: Явгленовые водоросли -- 900--1000; Динофитовые водоросли -- 300; Криптовитовые водоросли -- 100; Золотистые водоросли -- 400; Диатомовые водоросли -- 20000; Желто-зеленые водоросли -- 400; Красные водоросли -- 4000; Бурые водоросли -- 1500; Зеленые водоросли -- 5700; Хоровые водоросли -- 200--300; Минастники -- 26 000; Моховидные -- 25 000-35 000; Пауковидные -- 970; Псилотовидные -- 12; Папоротниковидные -- не более 10 000; Хвощевидные -- 30--35; Голосеменные -- 600; Покрытосеменные, или цветковые -- 250 000.
-Царство грибы: Слецевики -- 400--500; Настоящие грибы -- не более 100 000.
-Царство животные: Простейшие -- 25 000--30 000; Губки -- 5000; Кишечнополостные -- 9000; Плоские черви -- 15 000; Круглые черви, или нематоды -- 500 000; Немертины -- 2000; Кольчатые черви -- 9400--9500; Мшанки -- 4500; Плеченогие (иногда объединяемые с мшанками в тип червеобразных)-200; Моллюски -- 107 000; Членистоногие -- 1 500 000; в том числе насекомые -- 1 000 000; Погонофоры -- 100; Щетинкочелюстные -- 50; Иглокожие -- 6000; Хордовые -- 41 000-46 000.
На Земле существует 500 тыс. видов растений и 1,5 млн. видов животных, в том числе позвоночных -- 70 тыс., птиц -- 16 тыс., млекопитающих -- 12 540 видов. Подобная систематизация различных форм жизни создала предпосылки для изучения живого вещества как целого, что впервые осуществил выдающийся русский ученый В. И. Вернадский в своем учении о биосфере.
Хотя границы биосферы довольно узки, живые организмы в их пределах распределены очень неравномерно. На большой высоте и в глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются относительно редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности Земли, в почве и в приповерхностном слое океана. Общую массу живых организмов оценивают в 2,43х1012т. Биомасса организмов, обитающих на суше, на 99,2% представлена зелеными растениями и на 0,8% -- животными и микроорганизмами. Напротив, в океане на долю растений приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов -- 93,7% всей биомассы. Жизнь сосредоточена главным образом на суше. Суммарная биомасса океана составляет всего 0,03х1012, или 0,13% биомассы всех существ, обитающих на Земле. В распределении живых организмов по видовому составу наблюдается важная закономерность. Из общего числа видов 21% приходится на растения, но их вклад в общую биомассу составляет 99%. Среди животных 96% видов -- беспозвоночные и только 4% -- позвоночные, из которых десятая часть -- млекопитающие. Масса живого вещества составляет всего 0,01-0,02% от косного вещества биосферы, однако она играет ведущую роль в геохимических процессах. Вещества и энергию, необходимую для обмена веществ, организмы черпают из окружающей среды. Ограниченные количества живой материи воссоздаются, преобразуются и разлагаются. Ежегодно, благодаря жизнедеятельности растений и животных, воспроизводится около 10% биомассы. Кроме растений и животных, В. И. Вернадский включает в понятие "живое вещество" и человечество, влияние которого на геохимические процессы отличается от воздействия остальных живых существ, во-первых, своей интенсивностью, увеличивающейся с ходом геологического времени; во-вторых, тем воздействием, какое деятельность людей оказывает на остальные живые существа.
Жизнь на Земле ныне полностью зависит от фотосинтеза. Фиксируя энергию солнечного света в продуктах фотосинтеза, растения выполняют космическую роль энергетического очага на Земле. Под фотосинтезом понимается превращение зелеными растениями и фотосинтезирующими микроорганизмами при участии энергии света и поглощающих свет пигментов простейших соединений в сложные органические вещества, необходимые для жизнедеятельности всех организмов. При этом растения усваивают из атмосферы до 170 млрд т углекислого газа и разлагают до 130 млрд т воды, выделяя до 115 млрд т свободного кислорода Вернадский В.И. Размышления натуралиста: В 2 кн. Кн. 2. Научная мысль как планетарное явление. М., 1999..