Элементы живой природы биосферы

2.(12). Вещество биосферы. Семь типов вещества. Основные свойства и биогеохимические функции живого вещества.

Вещество биосферы (совокупность живой и неживой природ) создается в результате разности потенциалов между элементами и частями биосферы и особенно между неживой и живой природой, т.е состоит из элементов, к активно участвуют в круговоратах веществ (C, N,P)

Живое вещество – вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю.
Неживое или косное вещество – продукты, образующиеся без участия живых организмов, химический состав атмосферы, гидросферы.
Биогенное вещество – продукт жизнедеятельности живого организма, то что остается от живых организмов (уголь, нефть, торф, известняк и т.д.)
Биокосное вещество – вещество, которое создается одновременно живыми организмами и костными процессами (почва, ил).
Вещество, радиоактивного происхождения
Вещество, космического происхождения
Вещество рассеянных атомов, вещество находящиеся в минимальных концентрациях

Живое вещество хар-ся огромной свободной энергией. В природе такая энергия находится только в незастывшей лаве, кратковременно.
Скорость протекания хим.реакций в живом веществе больше в 1000-1млн.раз чем в неживом. Слагающие «кирпичики»живых организмов (белки, ферменты) устойчивы только в живых организмах.
Произвольное движение живого вещества (пассивная – планктон, с водным течением и активная)
Размеры живых организмов колеблятся от 20 мм до 100 и более м. По мнению Вернадского размеры зависят от возможности организма обмениваться с ОС газовыми составляющими.
Живое вещество никогда не находится в чистой морфологической форме, оно всегда представлено в виде биоценозов.
Все живое живет по принципу Реди «все живое из живого»
Наличие эволюционного процесса
Масса живого вещества увелицивается в ходе эволюции, а неживого остается постоянной.
Способны к размножению
Способность быстро занимать все свободное пространство («всюдность жизни» по Вернадскому)
Высокая приспособительная способность к различным условиям жизни.

Энергетическая – связана с запасанием солнечной энергии, ее передачей по цепям питания, рассеиванием. За счет накопленной солнечной энергии протекают все жизненые явления на Земле.
Газовая – способность изменять и поддерживать определенный газовый состав среды обитания и атмосферы в целом.
Окислительно-восстановительная – связана с интенсификацией процессов окисления (благодаря выделению кислорода) и восстановления, протекающих под действием живого вещества
Концентрационая – способность организмов извлекать из ОС и накапливать в своем теле как биогенные, так и рассеянные элементы (залежи полезных ископаемых)
Деструктивная – разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности органические и косные вещества и включение их в круговорот (цианобактерии)
Транспорная – перенос вещества и энергии в результате активного движения живых организмов (миграции, перелеты)
Средообразующая – преобразование физико-химических параметров среды в результате процессов жизнедеятельности (дожд.червь измен механич состав почвы).

Биологический — перенос в-ва и Е осуществл-ся посредством трофич связей (пищевых цепей). Он предполагает замкнутый цикл веществ, многократно используемых трофической цепью и имеет место в водных экосистемах, особенно в планктоне с его активным метаболизмом. Но в наземных экосистемах он невозможен, за исключением дождевых тропических лесов, где может быть обеспечена передача питательных веществ от растения к растению. В масштабах биосферы такой круговорот невозможен. Здесь действует другой круговорот.
Биогеохимический -обмен микро- и макроэлементов и простых неорганич в-тв(С02,Н20)с в-ом атмосф, гидросфер и литосферы.При рассмотрении биогеохимич круговорота любого в-ва необходимо выделять две части запаса этого в-ва: 1)обменный фонд — часть элемента, которая находится в круговороте, он составляет незначительную часть общего объема элемента; 2)резервный фонд — это часть элемента, которая не циркулирует, но при необходимости м.б. включена в круговорот. Резервные фонды отличаются по степени подвижности и легкости вовлечения в круговорот. Различают газообразн резервный фонд, который находится в атмосф и является наиболее подвижным и доступным (N-азот, О-кислород, С-углерод), и осадочныйрезервный фонд, который находится в литосфер или гидросфере и труднее включается в обменный фонд по двум причинам:

круговорот газообразных в-тв, с резервным фондом в атмосфер или гидросфере;
осадочный цикл с резервным фондом в земной коре.

Источник

Биосфера

Биосфера (греч. bios — жизнь + sphaira — шар) — наружная оболочка Земли, населенная живыми организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Термин «биосфера» предложен австрийским геологом Э. Зюссом, учение о биосфере было создано и развито российским и советским ученым Вернадским Владимиром Ивановичем.

Биосфера — совокупность всех биогеоценозов, это открытая система, структура и свойства которой определяются деятельностью организмов в прошлом и настоящем. Биосферу можно рассматривать как часть лито-, гидро- и атмосферы, заселенную живыми существами.

Запомните, что наибольшая концентрация живого вещества сосредоточена на границе сред (к примеру, на границе литосферы и атмосферы).

Границы биосферы

Общая толщина биосферы приблизительно 17 км. Живые организмы проникают вглубь литосферы на расстояние до 6-7 км, заселяют всю толщу гидросферы (до самого дна мирового океана). В атмосфере живые организмы встречаются в нижней части — тропосфере, которую сверху ограничивает озоновый слой (часть стратосферы).

Выше «озонового экрана» существование жизни в привычном для нас виде невозможно, так как губительное УФ (ультрафиолетовое) излучение уничтожает все живое. Возникновению жизни в недрах Земли препятствует высокая температура, оказывающая разрушительное воздействие.

Вещество биосферы

Совокупность всех живых организмов на нашей планете. Именно Вернадский показал, что деятельность живых существ — важнейший фактор геологических изменений планеты.

Формируется без участия живых организмов. Базальт, гранит, песок, золотоносные руды, морская соль, железная руда. К косному веществу можно отнести горные породы магматического происхождения, образовавшиеся в результате извержения вулканов.

Это вещество образуется живыми организмами в процессе их жизнедеятельности. Примерами биогенного вещества могут послужить залежи известняка, природный газ, кислород, нефть, каменный уголь, торф.

Биокосное вещество создается одновременно деятельностью живых организмов и косными процессами. Таким образом, биокосное вещество объединяет в себе живое и косное вещества.

К биокосному веществу относятся пресная и соленая вода, почва, донный ил, грунт водоемов, воздух. Почва является верхним наиболее плодородным слоем литосферы Земли. Почва — уникальный продукт совместной деятельности живых организмов, то есть биологических и геологических процессов, протекающих в живой природе.

Функции живого вещества

Важнейший компонент биосферы — живое вещество, то есть — живые организмы. Их деятельность приводит к наиболее значительным геологическим изменениям в биосфере, они обеспечивают круговорот веществ — главное условие зарождения новой жизни.

Живые организмы постоянно получают и преобразуют энергию. Растения преобразуют энергию солнечного света в энергию химических связей, а животные передают ее по цепочке. После смерти растений и животных энергия возвращается в круговорот благодаря бактериям и грибам — сапротрофам (греч. sapros – гнилой), разлагающим мертвое органическое вещество.

Деятельность живых организмов обеспечивает постоянный газовый состав атмосферы. В ходе дыхания животные поглощают кислород и выделяют углекислый газ, а растения в ходе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Бактерии хемотрофы также выделяют в атмосферу некоторые газы, полученные окислением сероводорода, азота.

Я никогда не перестану восхищаться этой функцией живого вещества. Вы только вдумайтесь: на одной и той же почве, рядом друг с другом, растут совершенно разные растения по форме, размеру и окраске плодов, цветков! Каждый раз задумываешься: как это возможно?

Это связано с тем, что каждое живое существо избирательно накапливает определенные химические элементы. К примеру, многие моллюски накапливают кальций, образуют известковый скелет — раковину. После их смерти раковины опускаются на дно, в результате чего создаются залежи полезных ископаемых — известняка (мела).

В результате жизнедеятельности мха сфагнума образуется полезное ископаемое — торф, а папоротниковидные образуют каменный уголь. Это концентрат углеродистых и кальциевых соединений в погибших растениях, которые тысячелетиями отмирали и образовали залежи ископаемых.

Живые организмы способны окислять и восстанавливать различные химические вещества. На реакциях окисления и восстановления основан метаболизм (обмен веществ) любого живого существа, подобные реакции протекают постоянно в ходе фотосинтеза, энергетического обмена.

Без разрушения «старой» жизни, невозможно возникновение «новой». После смерти живых существ их останки подвергаются разрушению, из них высвобождается энергия, накопленная в связях химических веществ. Непрерывный круговорот должен продолжаться всегда — это главное условие жизни.

Теория биогенной миграции атомов Вернадского В.И.

При непосредственном участии живого вещества в биосфере непрерывно осуществляется биогенная миграция атомов. Даже сейчас, с каждым вашим вдохом, атомы кислорода соединяются с гемоглобином эритроцитов, доставляются по крови к клеткам тканей организма и становятся частью ваших клеток.

Откуда взялся кислород, которым мы дышим? Его в процессе фотосинтеза выделили растения. Для процесса фотосинтеза необходим углекислый газ, который в процессе дыхания выделяют животные, углекислый газ, который образуется при разложении останков растений и животных. Получается круговорот атомов.

Все атомы, которыми мы обладаем, которые стали частью наших рук, глаз, носа, языка — все эти атомы кому-то принадлежали до нас! За миллиарды лет существования Земли они успели побывать в мириадах растений, грибов и животных. То, что наши атомы сейчас с нами — великое чудо и немыслимая случайность.

Я искренне восхищаюсь этой теорией, она показывает непрерывность жизни, бесконечность нашего существования и единство всего живого.

Ноосфера

Ноосфера (греч. noos — разум и sphaira — шар) — термин введенный русским ученым В.И. Вернадским. Ноосфера подразумевает взаимодействие природы и общества, при котором человек является главным определяющим фактором эволюции. Человек становится крупнейшей геологической силой.

Споры о том, можно ли считать современный этап развития цивилизации ноосферой остаются открытыми. Основная идея ноосферы — разумное, рациональное поведение человека, при котором он сосуществует в гармонии со всеми другими формами жизни.

К сожалению, нынешняя ситуация напоминает старую поговорку: «Пока не потеряешь, не осознаешь ценность». Неужели растения должны исчезнуть с лица Земли, чтобы мы вспомнили о том, что благодаря фотосинтезу в их листьях мы дышим кислородом? В этом случае чувство нашего ложного величия может сильно пострадать.

Круговорот веществ

Углерод находится в природе в основном в составе углекислого газа, угольной кислоты и ее нерастворимых солей — карбоната кальция (из которого состоят раковины моллюсков). Отмирая, живые организмы образуют залежи полезных ископаемых: торф, древесину, каменный уголь, нефть. Известняк может надолго исключить углерод из круговорота веществ.

Подобно этому, долгое время нефть и уголь были почти полностью исключены из круговорота веществ, однако в настоящее время человек «вернул их в строй» вместе с выхлопными газами.

Азот находится в воздухе, которым мы дышим, и составляет 78% от его объема. Большая часть азота поступает в почву и воду благодаря деятельности микроорганизмов, бактерий и водорослей.

Широко известны азотфиксирующие — клубеньковые бактерии на корнях бобовых растений, находящиеся с ними в симбиозе. Клубеньковые бактерии переводят атмосферный азот в аммиак и аммонийные соли, которые необходимы для роста и развития растения и могут быть усвоены им, в отличие от атмосферного азота (газа).

В листьях в процессе биосинтеза азот преобразуется в белки. Травоядные животные поедают растения, таким образом, белок включается в их состав. После смерти животных белки разлагаются сапротрофами, которые выделяют аммиак, нитраты. Часть нитратов усваивается растениями, а часть восстанавливается бактериями до атмосферного азота — цикл замыкается.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник