Биотическая часть биосферы

Биотическая часть состоит из живых организмов всех таксонов. В настоящее время описано около 300 тыс. видов растений и более 1,5 млн. видов животных. Суммарная биомасса организмов сухопутных видов образована на 99.2 % зелеными растениями и на 0,8% животными и микроорганизмами. В океане, напротив, растения составляют 6,3 % биомассы, а животные и микроорганизмы – 93,7%. Несмотря на то, что океан покрывает более 70% поверхности планеты, в нем содержится лишь 0,13% биомассы всех живых существ, обитающих на Земле. Причем, следует отметить, что в биосфере количественно преобладают формы, имеющие низкое качество развития: среди животных - 96 % видов составляют беспозвоночные и только 4% - позвоночные. Однако, живое вещество образует ничтожно тонкий слой в общей массе геосфер Земли. Масса биосферы составляет 2420 млрд.т, что более чем в две тысячи раз меньше массы самой легкой оболочки Земли – атмосферы.

При всем разнообразии живое вещество физико-химически едино, имеет одни и те же эволюционные корни. В природе нет такого вида, который бы реагировал на некое химическое или физическое воздействие качественно иначе, чем организмы других видов. Существует лишь количественная разница. Из этого единства следует:

- нет такого физико-химическиого агента, который был бы губителен для одних организмов и абсолютно безвреден для других;

- количество живого вещества в биосфере в пределах рассматриваемого геологического периода есть константа;

- общее видовое разнообразие в биосфере есть константа (число нарождающихся видов в среднем равно числу вымирающих).

Живое вещество биосферы характеризуется определенными свойствами:

- стремление заполнить собой все окружающее пространство (связано как с интенсивностью размножения, так и со способностью организмов увеличивать поверхность своего тела: например – размер листовой пластинки);

- возможность произвольного перемещения в пространстве (даже против течения воды, ветра и т.п.);

- наличие специфических химических соединений (белков, ферментов) устойчивых при жизни и быстро разлагающихся после смерти;

- исключительное разнообразие форм, размеров, составов, а также высокая способность адаптироваться к условиям существования;

-феноменально высокая скорость протекания реакций: в сотни, тысячи, миллионы раз быстрее, чем в неживой природе;

- высокая скорость обновления живого вещества.

Специфической чертой биосферы, как особой оболочки Земли, является происходящий в ней круговорот веществ, регулируемый деятельностью живых организмов. Все химические элементы живой материи циркулируют в биосфере по характерным путям, переходя из внешней среды в организмы, а затем возвращаясь во внешнюю среду. Эти в большей или меньшей степени пути называют биогеохимическими циклами или круговоротами.

Живое вещество выполняет в биосфере ряд фундаментальных биогеохимических функций пла­нетарного масштаба.

Энергетическая (биохимическая) – связывание и запасание солнечной энергии. Свойства живого вещества определяются большой концентрацией (большим запасом) энергии в нем.Ее работа направлена на обеспечение условий жизни всех ее членов, в том числе и человека. Наземная и водная растительность планеты аккумулирует в течение 1 года 3х10²¹ калорий энергии Солнца. Это примерно в 100 раз больше вырабатываемой во всем мире энергии. При этом связывается 35 млрд тонн углерода, превращается в усвояемое состояние 44 млрд тонн азота, выделяется несколько десятков млрд тонн кислорода и производится другая химическая работа, обусловливающая современное состояние природы Земли.

Газовая функция. В процессе фотосинтеза и дыхания расте­ния и животные постоянно обмениваются кислородом и углекислым газом с окружающей средой. Растения сыграли реша­ющую роль в смене восстановительной среды на окислительную, в геохимической эволюции планеты и формировании состава современной атмосферы. Только после локализации фотосинтеза в хлоропластах у разных групп водорослей и последующей специализации органов синтеза стало возможным зна­чительное увеличение содержания кислорода в атмосфере.

Концентрационная функция. Пропуская через свое тело боль­шие объемы воздуха и природных растворов, живые организмы осуществляют биогенную миграцию и концентрирование хими­ческих элементов и их соединений. Это относится не только к биосинтезу органики, но и к таким явлениям, как строительство раковин и скелетов, образование коралловых островов, толщ оса­дочных известняков, месторождений серы, некоторых металли­ческих руд, скоплений железомарганцевых конкреций на дне оке­ана и т. п. Ранние этапы биологической эволюции проходили в водной среде. Фильтруя колоссальные объемы воды, организмы научи­лись извлекать из разбавленного водного раствора необходимые для них вещества, многократно увеличивая их концентрацию в своем теле. Отношение концентраций химических элементов между биотой и средой А. И. Перельман (1972) назвал биофильностыо элементов.

Рассеивающая – функция, противоположная концентрационной - рассеивание веществ в окружающей среде. Она проявляется через трофическую и транспортную деятельность организмов. Например, рассеивание вещества при выделении организмами экскрементов, смене покровов и т.д. Железо гемоглобина крови рассеивается кровососущими насекомыми.

Окислительно-восстановительная функция живого вещества тесно связана с биогенной миграцией элементов и концентриро­ванием веществ. Многие вещества в природе крайне устойчивы и не подвергаются окислению при обычных условиях. Например, молекулярный азот — один из важнейших биогенных элементов. Но живые клетки располагают настолько эффективными катали­заторами (ферментами), что способны осуществлять многие окис­лительно-восстановительные реакции в миллионы раз быстрее, чем это может происходить в абиогенной среде.

Деструктивная функция – это разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности, в том числе и после их смерти, как остатков органического вещества, так и костных веществ. Наиболее существенную роль в этом отношении выполняют редуценты (сапротрофные грибы и бактерии).

Информационная функция живого вещества биосферы.Именно с появлением первых примитивных живых существ на планете появилась и активная («живая») информация, отличающаяся от той «мертвой» информации, которая является простым отраже­нием структуры. Организмы оказались способными к получению информации путем соединения потока энергии с активной моле­кулярной структурой, играющей роль программы.

Способность воспринимать, хранить и перерабатывать молеку­лярную информацию совершила опережающую эволюцию в при­роде и стала важнейшим экологическим системообразующим фак­тором.

Средообразующая функция. Перечисленные функции живого вещества вместе образуют мощную средообразующую функцию биосферы, заключающуюся в преобразовании физико-химиче­ских параметров среды. Работа этой функции направлена на обес­печение условий жизни всех ее членов, в том числе и человека. Следует четко представлять себе, что окружающая нас среда — это не возникшая когда-то и непреходящая физическая данность, а живое дыхание природы, каждое мгновение создаваемое работой множества живых веществ. Живые организмы создали в прошлом и поддерживают миллионы лет атмосферу нашей планеты в результате процессов жизнедеятельности автотрофных фотосинтезирующих организмов. Увеличение концентрации кислоро­да в атмосфере планеты повлияло, в частности, на скорость и интенсивность окислительно-восстановительных реакций в ли­тосфере.

Биота в глобальном масштабе способна с большой точностью и длительное время поддерживать на постоянном уровне важные параметры окружающей среды, несмотря на исключительную сложность и динамичность регулируемой системы. Таким обра­зом, биота биосферы формирует и контролирует состояние окру­жающей среды.

Транспортная функция – перенос вещества и энергии в результате активной формы движения организмов. Такой перенос может осуществляться на огромные расстояния, например, при миграциях и кочевках животных.

Для химических процессов в биосфере характерны следующие особенности:

- участие в химических и биохимических реакциях большого числа органических и неорганических веществ;

- протекание химических реакций смешанного типа, часто без непосредственного контакта взаимодействующих веществ (напри­мер, окислитель и восстановитель в живых организмах в боль­шинстве случаев находятся в разных частях тела);

- неравновесность процессов;

- участие в химических реакциях живых организмов.

Дата добавления: 2014-12-25