Лекция №6. УЧЕНИЕ В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере

Биосфера – вместилище жизни, сложная, целостная система, динамическое равновесие которой проявляется множеством параметров. Само слово «биосфера» произош­ло от слов «био» и «сфера» – это область активной жиз­ни, охватывающей нижнюю часть атмосферы, верхнюю часть литосферы и гидросферу. В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда их обитания органически связаны между собой и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную ди­намическую систему. В.И. Вернадский писал: «Биосфе­ра – это среда нашей жизни, это та «природа», которая нас окружает, о которой мы говорим в разговорном язы­ке. Человек прежде всего своим дыханием, проявлением своих функций, неразрывно связан с этой «природой», хотя бы он жил в городе или в уединенном домике». «Человек... как и все живые организмы, как всякое жи­вое вещество, есть определенная функция биосферы... составляет определенную закономерность строения био­сферы».

Биосфера, или биомасса Земли, – это совокупность всех живых существ в природе, которая имеет свои гра­ницы. Верхний предел биосферы ограничен сильнейшим солнечным и космическим излучением, поражающим все живое. Нижний предел – высокими температурами недр Земли.

Возникновение учения о биосфере

Возникновение учения о биосфере обычно связыва­ют с именем знаменитого французского натуралиста Ж.Б.Ламарка, который ввел термин «биология». Однако определение биосферы как особой оболочки Земли и само ее название было предложено австралийским геологом Э. Зюсом. Именно Э. Зюсом в 1875 г. был введен термин «биосфера». Однако подробного освещения существа и роли биосферы мы у Зюса не находим. Ж.Б. Ламарк зна­чительно раньше и глубже подошел к анализу взаимоот­ношений организмов со средой их обитания и гибели, что непосредственно предшествовало современному по­ниманию биосферы.

Более глубоко и широко биосфера представлена в трудах В.И. Вернадского. Его учение о биосфере как активной оболочке Земли, в которой совокупная дея­тельность живых организмов проявляется как геохими­ческий фактор планетного масштаба, появилось в 1926 г. Теория биосферы, разработанная В.И. Вернадским, ока­зывается необходимой естественнонаучной предпосыл­кой для создания теоретических основ экологии чело­века и, кроме того, важнейшим средством стратегии и тактики научных исследований по проблеме экологии человека и различным аспектам преобразования окру­жающей среды.

Основные идеи В.И. Вернадского по проблемам био­сферы сложились в начале нынешнего столетия. В.И. Вер­надский рассматривал биосферу как область жизни, осно­ва которой – взаимодействие живого и косного веществ. Он писал, что живые организмы являются функциями биосферы и тесным образом материально и энергетичес­ки с ней связаны. Сама биосфера является продуктом длительного спонтанного развития нашей планеты. Сол­нечная космическая энергия через растительный мир, почвенно-растительные системы служит источником за­рождения, питания и существования всего живого на Зем­ле. В свою очередь, живое вещество, завоевав планету, глубоко изменило ее, проявило себя могучим трансфор­мирующим фактором.

Главной особенностью биосферы ученый считал био­генную миграцию атомов химических соединений, вы­зываемую лучистой энергией Солнца и проявляющуюся в процессе обмена веществ, росте и размножении организмов. Эта биогенная миграция подчиняется двум био­геохимическим принципам:

1. Стремится к максимальному проявлению – возника­ет «всюдность» жизни;

2. Приводит к выживанию организмов, увеличивающих биологическую миграцию атомов.

Биосферу мы можем рассматривать как область зем­ной коры, занятую трансформаторами, переводящими кос­мические излучения в действенную земную энергию – элек­трическую, химическую, механическую, тепловую и т.д.

Составные части биосферы

Биосфера – это сложная по составу, строению и орга­низованности оболочка. Она включает в себя:

• живые организмы;

• биогенное вещество (уголь, нефть, известняки и др.). Огромные запасы топливных ископаемых в виде газа, нефти, угля являются материалами органического ха-\ рактера – продуктами прошлых стадий развития био­сферы;

• косное вещество (в его образовании живое не уча­ствует);

• биокосное вещество (создается с помощью живых организмов);

• вещество космического происхождения.

Биосфера включает в себя все живые организмы, находящиеся во взаимодействии с физической средой Земли и обитающие в атмосфере, гидросфере и литос­фере. Она представляет собой открытую систему, че­рез которую проходит поток энергии от Солнца. Жи­вые организмы аккумулируют солнечную энергию, пре­вращают ее в химическую и создают все многообразие жизни.

Продукты жизнедеятельности живых систем относятся к весьма подвижным веществам, которые перемещаются в пространстве далеко за пределами обитания организ­мов, поэтому естественно, что распределение живых орга­низмов в пространстве более ограничено, чем вся био­сфера в целом.

Биосфера в главных своих чертах может быть охарак­теризована по отдельным оболочкам, которые она охва­тывает. Рассмотрим каждую их них.

Атмосфера как составная часть биосферы

Атмосфера – наиболее легкая оболочка нашей пла­неты, граничащая с космическим пространством. Через атмосферу осуществляется обмен вещества Земли с Кос­мосом. Земля получает космическую пыль и метеорит­ный материал, теряет самые легкие газы – водород и гелий. Атмосфера Земли насквозь пронизывается мощ­ной радиацией Солнца, которая определяет тепловой ре­жим поверхности планеты, вызывает диссоциацию мо­лекул атмосферных газов и ионизацию атомов.

Одним из важнейших компонентов атмосферы явля­ется изотоп кислорода – озон (Од). Его образование и разложение связано с поглощением ультрафиолетового излучения Солнца, которое губительно для живых орга­низмов (вспомним стерилизацию живых организмов квар­цем). Озон поглощает ультрафиолетовую радиацию, раз­лагаясь на атомарный и молекулярный кислород. Основ­ное количество озона располагается на высоте 20–25 км, там его концентрация максимальна. Озоновый слой яв­ляется «экраном» от ультрафиолетового излучения и иг­рает исключительно важную роль в сохранении жизни на Земле.

Гидросфера – водная оболочка Земли

Вследствие высокой подвижности воды гидросфера проникает повсеместно в различные природные образо­вания. Она находится в виде паров и облаков в земной атмосфере, формирует океаны и моря, существует в за­мороженном состоянии в высокогорных районах конти­нентов, покрывает в виде мощных ледяных панцирей по­лярные участки Земли. Атмосферные осадки проникают в толщи осадочных пород, образуя подземные воды. Вода способна растворять многие вещества, поэтому любые воды гидросферы можно рассматривать как естествен­ные растворы разной степени концентрации.

Гидросфера находится в тесной связи с литосферой (подземные воды), атмосферой (парообразная влага) и живым веществом биосферы, в которые она входит как отдельный компонент.

Литосфера – поверхность твердого тела Земли

Литосфера – это земная кора, наиболее неоднород­ная оболочка Земли. Горные системы чередуются обшир­ными равнинами на материках. В свою очередь, все ма­терики – это приподнятые над уровнем моря участки земной коры.

Земная кора состоит из различных минеральных ас­социаций в виде осадочных, изверженных и метафориче­ских горных пород различных форм залегания. В насто­ящее время под земной корой принято понимать верх­ний слой твердого тела Земли, расположенный выше сейсмической границы. Эта граница проходит на раз­ных уровнях, на разных глубинах и отличается резким скачком сейсмических волн, возникающих при земле­трясениях.

В.И. Вернадский выделил дисимметрию планеты. Если разделить земной шар по Тихоокеанскому побережью (краевым частям Восточной Азии, запада Северной и Южной Америки), то он будет состоять из двух полуша­рий:

• континентального, где сосредоточены все материки совместно с Атлантическим и Индийским океанами;

• океанического, которое займет площадь всего Тихого

океана.

Такой характер планетарного рельефа нашей плане­ты имеет глубокие корни. Прежде всего он связан со строением и составом земной коры в пределах конти­нентального и океанического полушарий. Континенталь­ная часть земной коры в течение длительное геологиче­ской истории находилась в ту или иную эпоху в области биосферы, что наложило свой отпечаток на облик, со­став и распространенность осадочных горных пород и сосредоточенных в них месторождений полезных иско­паемых в виде угля, нефти, горючих сланцев, кремнис­тых и карбонатных пород, связанных в прошлом с жиз­недеятельностью организмов. Поэтому континентальная земная кора имела и имеет прямое и косвенное отноше­ние к биосфере Земли.

Таким образом, установить границы биосферы во вре­мена В.И Вернадского было невозможно Да и сейчас, когда уже получены научные данные о существовании

жизни во всей толще вод мирового океана, а также ис­следованы на «заселенность» многие области Земли с экстремальными условиями, границы биосферы все еще определяются приближенно.

Биосфера – это саморегулирующаяся система, в кото­рой все живые организмы связаны между собой. Эта си­стема формировалась сотни тысяч лет и имела три эта­па развития:

1. Нижний палеолит, во времена которого происходило основное формирование биомассы планеты, – верх­ний палеолит.

2. От верхнего палеолита до начала нашего тысячеле­тия. Это время, когда вмешательство человека, счи­тающего себя высшим существом, привело к первому крупнейшему экологическому кризису, повлекшему за собой вымирание многих видов крупных живот­ных.

3. Развитие НТП и нерациональное природопользова­ние. Он продолжается до наших дней.

Биосфера существовала до появления человека и мо­жет существовать без него, но человек без биосферы существовать не может. Это аксиома. Независимо от че­ловека биосфера сложилась как саморазвивающаяся и саморегулирующаяся система, как механизм, использу­ющий энергетический порядок, идущий из Космоса и перераспределяющий энергию внутри геофизической, биологической, геохимической оболочек на планете и ха­рактеризующийся определенной биологической продук­цией. Саморегуляция этого процесса была стихийной, но эффективной и направленной. Биосфера развивалась вместе с усложнением форм жизни, с накоплением орга­нического вещества, живой биомассы, корневых систем и т.д.

Однако человек с момента своего появления вме­шивается в процессы самоуправляющейся, саморегули­рующейся природной системы и воздействует на нее. В И. Вернадский одним из первых заметил, что челове­чество вступило в новую эпоху, когда, познав законы природы, оно проявляет себя как сила, способная со­знательно управлять процессами в биосфере

Сравнение космических «ровесниц» – Земли и Луны наглядно демонстрирует эффективность живого вещества как катализатора мирового процесса развития.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОСНОГО И ЖИВОГО ВЕЩЕСТВ

Живое вещество

Живое вещество есть совокупность всех организмов Земли, находящихся на ней в данный период времени. В целом эта совокупность играет большую роль, хотя, если говорить о воздействии человека на планетные про­цессы, то роль отдельной личности может быть нич­тожной.

Живое вещество на Земле можно рассматривать как совокупность средних живых организмов, относящихся ко всем различным группам. Каждая из таких групп со-\ стоит из однородного живого вещества. Живое вещество существует только в биосфере. Как уже отмечалось, био­сфера включает в себя тропосферу, океаны и тонкую плен­ку в континентальной области, уходящую на глубину не менее чем на 3 км. Человек стремится увеличить разме­ры биосферы.

Биосферу обычно определяют как область жизни. Но ее можно (и, вероятно, даже более точно), рассматри­вать как оболочку, в которой происходят изменения, вызванные попадающим на Землю солнечным излуче­нием.

В.И. Вернадский указывал на необратимость процес­сов жизни, увеличение ее свободной энергии и выра­женной дисимметрии в строении живого вещества: «Ди-симметрия выражена как особым характером симметрии пространства, занятого живым веществом, так и особен­но явным несоответствием, скорее неравенством, – между «правым» и «левым» характером явлений (например, обоб­щения Пастера)». Развивая дальше понятие о принципи­альном значении явления дисимметрии, В. И. Вернадский пишет: «Необходимо подчеркнуть основной вывод: яв­ления жизни позволяют здесь идти в изучении простран­ства и Космоса так далеко, как это пока невозможно никаким другим путем. В этом проявляется космичность жизни. Это явно видел Пастер».

Итак, В.И. Вернадским осуществлен первый шаг в изменении современной научной картины Вселенной, который характеризуется:

• введением живого вещества;

• определением его как явления планетарного или кос­мического.

Косное и живое вещества

Вещество, составляющее биосферу, существенно не­однородно. Поэтому различают косное и живое веще­ства. Косное вещество преобладает по массе и объему. Происходит непрерывная миграция атомов косного ве­щества биосферы в живое и обратно. Все исследуемые объекты в биосфере следует называть естественными те­лами биосферы. А среди них можно различать тела жи­вые, а также косные или биокосные, как, например, по­чва или озерная вода.

В.И. Вернадский подчеркивал принципиальное зна­чение связей живого и косного вещества, фундаменталь­ный характер биологического единства земных естествен-ноприродных процессов: «Между косным и живым ве­ществом есть непрерывная, никогда не прекращающаяся связь, которая может быть выражена как непрерывный биогенный ток атомов из живого вещества в косное ве­щество биосферы и обратно. Этот биогенный ток ато­мов вызывается живым веществом. Он выражается в не­прекращающемся никогда дыхании, размножении и т.п.». В этом постоянном обмене, рассматривая взаимо­действие живого и косного вещества в космопланетар-ном аспекте, В.И. Вернадский выделил несколько ос­новополагающих свойств, среди которых – два биохи­мических принципа:

1. Геохимическая биогенная энергия стремится в био­сфере к максимальному проявлению.

2. При эволюции видов выживают те организмы, кото­рые своей жизнью увеличивают биогенную геохими­ческую энергию.

Важная сторона естественнонаучных обобщений, сде­ланных В.И. Вернадским, состояла в том, что он посто­янно поддерживал космические, «вселенские» аспекты процессов и явлений, происходящих в живом веществе. Перечисляя планетарные свойства жизни, В.И. Вернад­ский, наряду с первым и вторым биохимическими принципами, указывал также, что «живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с космической сре­дой, его окружающей». Обмен этот проявляется, в част­ности, в том, что живое вещество «создается и поддер­живается на нашей планете космической энергией Сол­нца».

Круговорот органического вещества

Основой биосферы является круговорот органичес­кого вещества, осуществляющийся при участии всех на­селяющих ее организмов. В закономерностях биотиче­ского круговорота решена проблема длительного суще­ствования и развития жизни. На Земле запасы доступных минеральных элементов, необходимых для осуществле­ния жизненных функций, не могут быть бесконечными. Если бы они только употреблялись, жизнь рано или по­здно должна была бы закончиться. Именно для жизнеде­ятельности образовался круговорот органического веще­ства.

'Каждый вид организмов представляет собой звено в биотическом круговороте. Используя в качестве средств существования тела или продукты распада одних орга­низмов, он должен отдавать в среду то, что могут ис­пользовать другие. С их помощью осуществляется есте­ственная саморегуляция биосферы, любая форма жизни неизменно будет включаться в биотический круговорот. При этом можно выделить два свойства микроорганиз­мов, позволяющих им играть столь важную роль:

1. Возможность быстро приспосабливаться к различным условиям среды.

2. Способность использовать в качестве источника уг­лерода и энергии самые различные тела. Солнечная энергия вызывает на Земле два круговоро­та веществ:

1. Большой, наиболее ярко проявляющийся в кругово­роте воды и циркуляции атмосферы.

2. Малый, или биологический, круговорот.

Оба круговорота взаимосвязаны и представляют еди­ный процесс. Биологический круговорот веществ обес­печивает воспроизводство живого вещества и оказывает активное влияние на облик биосферы.

Растительные организмы, животные и бактерии ис­пользуют для построения своих тканей многие элемен­ты, такие как, например, водород, кислород, азот, фос­фор, серу, кальций, калий, магний и многие другие. Ис­пользуются также и микроэлементы.

Биотический круговорот веществ, являющийся замк­нутой системой, в упрощенном виде выглядит так: зе­леные растения используют солнечную энергию, созда­ют первичную продукцию живого вещества, потребля­ют углекислоту и выделяют кислород. Животные поедают растения, потребляют кислород и выделяют углерод. Мер­твые растения и животные перерабатываются насекомы­ми, простейшими, грибами, которые разрушают их, пре­вращая в минеральные или простейшие органические соединения, поступающие в почву и вновь потребляе­мые растениями и т.д. Непрерывность и замкнутость этого процесса обеспечиваются распадом и разложением ко­нечных продуктов.

Гумус, образующийся в почве под влиянием микро­организмов, представляет собой сложный комплекс со­единений, обладающий значительным запасом энергии. Разложение гумуса с отдачей энергии происходит очень медленно, что и определяет его значение как основы по­чвенного плодородия, обеспечивающего растения элемен­тами минерального питания.

В биотический круговорот вовлекается гигантское ко­личество воды. Испарение воды наземными частями ра­стений создает силу, способствующую подъему из по­чвы по сосудам почвенного раствора, обеспечивающего растения как водой, так и минеральными солями. Из­влекаемая из почвы вода в парообразном состоянии по­падает в атмосферу, затем, охлаждаясь, конденсируется и вновь в виде осадков возвращается почву или океан. Геологический круговорот воды выполняет основную ме­ханическую работу, осуществляя перераспределение, на­копление твердых осадков на суше и дне водоемов, а также в процессах механического разрушения почв и горных пород.

Воздушные массы биосферы в результате их нерав­номерного нагревания определяют климат и осуществ­ляют процессы выветривания. Кислород атмосферы на­коплен в результате деятельности растений. У верхней границы тропосферы под влиянием космических излу­чений из кислорода образуется озон, предохраняющий жизнь на Земле от действий ультрафиолетовых волн. Озо­новый слой – тоже результат деятельности живого ве­щества, т.е. сама жизнь защищает себя от смерти.

Формирование и эволюция биосферы

Формирование биосферы началось с появления жи­вых организмов. Жизнь на Земле возникла задолго до образования кислородной атмосферы. Вероятно, первые организмы появились в воде, где жизнь была лучше за­щищена от ультрафиолетового излучения, пока не обра­зовался озоновый слой. Атмосфера с высоким содержа­нием кислорода сформировалась 500–600 млн лет назад, когда окончательно сложился современный биотический круговорот веществ.

Эволюция биосферы приводила к усложнению ее структуры в результате появления многоклеточных орга­низмов и развития различных групп растений и живот-iHbix. Каждый шаг в эволюции жизни определял и разви­тие биосферы.

Менялось количество живого вещества биосферы, общая биомасса. И эти изменения определялись не ско­ростью разложения организмов, а их видовым разнооб­разием.

В определенные периоды сбалансированность био­тического круговорота веществ нарушалась: из кругово­ротов «выводились» излишки, которые откладывались в виде нефти, каменного угля, газа, известняков и других минералов органического происхождения. Эти отложен­ные в прошлом «излишки» не засоряли биосферу и не оказывали вредного влияния на течение самого эволю­ционного процесса.

Стабильность постоянного режима биотического кру­говорота сложилась на основе высокого видового разно­образия живых организмов, для каждого из которых ха­рактерны специфическое взаимоотношение со средой и своя роль в трансформации энергии и переносе веществ. Нельзя недооценивать вклад живых организмов в энер­гетику биосферы. Биогеохимическая энергия может быть выражена скоростью заселения биосферы данным видом организмов. Для некоторых бактерий скорость заселе­ния, ограниченная скоростью деления цепочки клеток, приближается к скорости звука и соответствует тенден­ции мгновенному потенциальному заселению всей по­верхности Земли этим живым организмом.

МНОГООБРАЗИЕ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ – ОСНОВА ОРГАНИЗАЦИИ И УСТОЙЧИВОСТИ БИОСФЕРЫ

Огромное видовое разнообразие живых организмов обеспечивает постоянный режим биотического кругово­рота. Каждый из организмов вступает в специфические взаимоотношения со средой и играет свою роль в транс­формации энергии. Это сформировало определенные природные комплексы, имеющие свою специфику в за­висимости от условий среды в той или иной части био­сферы. Живые организмы населяют биосферу и входят в тот или иной биоценоз – пространственно ограничен­ные части биосферы – не в любом сочетании, а образу­ют определенные сообщества из видов, приспособлен­ных к совместному обитанию. Такие сообщества называ­ются биоценозами.

Особой сложностью отличаются отношения между хищником и жертвой. С одной стороны, хищники, унич­тожая домашних животных, подлежат истреблению. С другой – хищники необходимы для поддержания эколо­гического равновесия («Волки – санитары леса»).

Важное экологическое правило состоит в том, что чем разнороднее и сложнее биоценозы, тем выше устойчи­вость, способность противостоять различным внешним воздействиям. Биоценозы отличаются большой самосто­ятельностью. Одни из них сохраняются в течение дли­тельного времени, другие закономерно изменяются. Озера превращаются в болота – идет образование торфа, а в итоге на месте озера вырастает лес.

Процесс закономерного изменения биоценоза назы­вается сукцессией. Сукцессия – это последовательная смена одних сообществ организмов (биоценозов) дру­гими на определенном участке среды. При естествен­ном течении сукцессия заканчивается формированием устойчивой стадии сообщества. В ходе сукцессии уве­личивается разнообразие входящих в состав биоценоза видов организмов, вследствие чего повышается его ус­тойчивость.

Повышение видового разнообразия обусловлено тем, что каждый новый компонент биоценоза открывает но­вые возможности для вселения. Например, появление деревьев позволяет проникнуть в экосистему видам, жи­вущим в подсистеме: на коре, под корой, строящим гнезда на ветвях, в дуплах.

В ходе естественного отбора в составе биоценоза не­избежно сохраняются лишь те виды организмов, которые могут наиболее успешно размножаться именно в данном сообществе. Формирование биоценозов имеет существен­ную сторону: «соревнование за место под солнцем» меж­ду различными биоценозами. В этом «соревновании» со­храняются лишь те биоценозы, которые характеризуют­ся наиболее полным разделением труда между своими членами, а следовательно, более богатыми внутренними биотическими связями.

Так как каждый биоценоз включает в себя все основ­ные экологические группы организмов, он по своим воз­можностям приравнивается биосфере. Биотический кру­говорот в пределах биоценоза – своеобразная уменьшен­ная модель биотического круговорота Земли.

Таким образом:

1. Устойчивость биосферы в целом, ее способность эво­люционировать определяется тем, что она представ­ляет собой систему относительно независимых био­ценозов. Взаимосвязь между ними ограничивается свя­зями посредством неживых компонентов биосферы:

газов, атмосферы, минеральных солей, воды и т.д.

2. Биосфера представляет собой иерархически построенное единство, включающее следующие уровни жиз­ни: особь, популяция, биоценоз, биогеоценоз. Каж­дый из этих уровней обладает относительной незави­симостью, и только это обеспечивает возможность эволюции всей большой макросистемы.

3. Многообразие форм жизни, относительная устойчи­вость биосферы как среды обитания и жизни отдель­ных видов создают предпосылки для морфологичес­кого процесса, важным элементом которого является совершенствование реакций поведения, связанных с прогрессивным развитием нервной системы. Сохра­нились лишь те виды организмов, которые в ходе борь­бы за существование стали оставлять потомство, не­смотря на внутренние перестройки биосферы и из­менчивость космических и геологических факторов.

Распределение живого вещества

«Быть живым, – отмечал В.И. Вернадский, – зна­чит, быть организованным». На протяжении миллиардов лет существования биосферы организованность создает­ся и сохраняется благодаря деятельности живых орга­низмов.

Живая природа является основной чертой проявле­ния биосферы, она резко отличает ее тем самым от дру­гих земных оболочек. Строение биосферы прежде всего и больше всего характеризуется жизнью. Эта самая мощ­ная геологическая сила, живое вещество планеты, пред­ставляет собой совокупность весьма хрупких и нежных живых организмов, по массе составляющих ничтожную часть созданной ими биосферы.

Если живое вещество равномерно распределить по поверхности нашей планеты, то оно покроет ее слоем всего в 2 см толщиной.

Химический состав элементов живого вещества на­шей планеты характеризуется преобладанием немногих элементов: водород, углерод, кислород, азот являются главными элементами земного живого вещества и поэто­му названы биофильными. Атомы их создают в живых организмах сложные молекулы в сочетании с водой и минеральными солями.

Живые вещества нашей планеты существуют в виде огромного множества организмов со своими индивиду­альными признаками, разнообразных форм и размеров. Среди живых организмов встречаются мельчайшие по форме микроорганизмы и многоклеточные животные и растения крупных размеров. Размеры колеблются от микрометров (малые бактерии, инфузории) до десят­ков метров.

Население биосферы в видовом и морфологическом отношении так же чрезвычайно разнообразно. Подсчеты количества видов, населяющих нашу планету, проводи­лись различными авторами, но их все же можно считать только приближенными.

Согласно современным оценкам, на Земле существу­ет около 3 млн видов организмов, из которых на долю растений приходится 500 тысяч видов, а на долю животных – 2,5 млн видов. Весь органический мир нашей пла­неты со времен Аристотеля традиционно разделяется на растения и животных. В настоящее время, благодаря изу­чению структуры организации живых существ, можно провести более совершенную классификацию, чем это было раньше.

Живое вещество, по В.И. Вернадскому, «растекается по земной поверхности и оказывает определенное давле­ние на окружающую среду, обходит препятствия, меша­ющие его продвижению, или ими овладевает, их покры­вает». Внутренняя энергия, производимая жизнью, про­является в переносе химических элементов и в создании из них новых тел. По мнению В.И. Вернадского, геохи­мическая энергия жизни выражается в движении живых организмов путем размножения, идущего в биосфере не­прерывно. Размножение организмов производит «давле­ние жизни», или «напор жизни». В этой связи между организмами возникает борьба за площадь, питание и в особенности «за газ», нужный для дыхания свободный кислород.

При этом происходит биогенная миграция атомов: атомы, захваченные растениями, переходят к травояд­ным животным, затем – к хищникам, которые питают­ся травоядными. Мертвые растения и животные служат пищей для микроорганизмов, а выделяемые микроор­ганизмами в результате жизнедеятельности минеральные вещества снова потребляются растениями (см. ТЕМУ 17.3.2.1). Из этого биологического круговорота выпадает лишь небольшой процент атомов. Эти вышедшие из жиз­ненного процесса биогенные атомы попадают в косную (неживую) природы, тем самым играя огромную роль в истории биосферы.

Процесс размножения замирает только при недостат­ке кислорода в окружающей среде, действии низких тем­ператур и отсутствии места для обитания новых орга­низмов.

В.И. Вернадский вычислил время, необходимое раз­личным организмам для «захвата» поверхности планеты. Он назвал его скоростью передачи жизни. По его данным, возможная скорость размножения составит:

• для бактерий – 1,25 суток;

• для больших водорослей – 379 лет;

для цветковых растений – 11 лет;

для инфузории туфельки – 67,3 суток;

для курицы – 18 лет;

для домашней свиньи – 8 лет;

для дикой свиньи – 56 лет;

для крысы – 8 лет;

для слона – 1000 лет.

Таким образом, он сделал Вывод о том, что мелкие организмы размножаются быстрее крупных, а домашние животные размножаются быстрее диких.

Классификация живого вещества

Весь мир живых существ в настоящее время подраз­деляют на две большие систематические группы:

• прокариоты и

• эукариоты.

Прокариоты (от лат. pro – вперед, вместо и греч. karyon – ядро) – организмы, не обладающие, в отли­чие от эукариотов, оформленным клеточным ядром и типичным хромосомным аппаратом. Наследственная ин­формация у них реализуется и передается через ДНК, типичный половой процесс отсутствует. К ним отно­сятся бактерии, например, сине-зеленые водоросли. В системе органического мира прокариоты составляют над-царство.

Эукариоты (от греч. eu – хорошо, полностью и karyon – ядро) – организмы, обладающие в отличие от прокарио-тов, оформленным клеточным ядром, отделенным от ци­топлазмы ядерной оболочкой. Генетический материал у них заключается в хромосомах, характерен половой про­цесс. К ним относится все, кроме бактерий.

Самыми низкоорганизованными живыми организма­ми являются те, у которых отсутствует истинное ядро клетки, ДНК располагается в клетке свободно, не отде­ляясь от цитоплазмы ядерной мембраной. Эти организ­мы получили название прокариоты. Все остальные орга­низмы называются эукариоты.

Именно прокариотам обязана наша планета появле­нием атмосферы. Прокариоты могли существовать в со­вершенно немыслимых условиях, которые сложились на нашей планете 3 млрд лет назад – интенсивная ультра­фиолетовая радиация, не удерживаемая озоновым слоем, активнейший вулканизм – и были одними из самых при­способленных живых существ. Их потомки, например, сине-зеленые водоросли и сейчас обладают необыкно­венной живучестью.

Огромный шаг в эволюции живого вещества был сде­лан, когда появились эукариоты с их кислородным ды­ханием. На переход от прокариотов к эукариотам, выз­вавшем грандиозную перестройку биосферы, ушло еще около миллиарда лет. За обретение кислородного голо­дания прокариоты заплатили тем, что они стали смерт-ны в обычном смысле слова, в отличие от эукариотов, которые, по-видимому, не имели естественной смерти. Но вместе с этим они приобрели и значительно боль­шую, чем у прокариотов, эффективность использования энергии, благодаря чему смогли гораздо быстрее эволю­ционировать и стали способны к самосовершенствова­нию.

Дата добавления: 2014-12-10