Жива материя. Функции на живата материя в биосферата
Земната повърхност не съдържа по-мощна, постоянна, динамична сила от живите организми. Според учението за живата материя на тази черупка е възложена космическа функция, която действа като връзка между Земята и Космоса. Участвайки в процеса на фотосинтеза, обмен и трансформация на естествени вещества, живата материя извършва невъобразима химическа работа.
Концепцията за живата материя в. И. Вернадски
Концепцията за живата материя е разработена от известния учен В. И. Вернадски, който отделно разглежда биологичната маса сред съвкупността от други видове органични вещества, които образуват биосферата на земното кълбо. Според изследователя живите организми представляват незначителна част от биосферата. Въпреки това най-съществено влияние върху формирането на заобикалящия свят оказва тяхното препитание.
Според концепцията на учения живата субстанция на биосферата се състои както от органична, така и от биологична неорганични вещества. Основната особеност на живата материя е наличието на огромен енергиен потенциал. От гледна точка на освобождаването на свободната енергия в неорганичната среда на планетата с жива материя, могат да се сравняват само потоци от вулканична лава. Основната разлика между неживата и живата материя е скоростта на протичане на химични реакции, които в последния случай се случват милиони пъти по-бързо.
Въз основа на ученията на проф. Вернадски, наличието на жива материя в земната биосфера може да се прояви в няколко форми:
- биохимични (участие в обмена на химикали, образуване на геоложки черупки);
- механично (пряко въздействие на биомасата върху трансформацията на материалния свят).
Биохимичната форма на "активността" на биомасата на планетата се проявява непрекъснато метаболизъм между околната среда и организмите по време на храносмилането, изграждането на тялото. Механичното въздействие на живата материя върху света около нас е цикличното движение на веществата в хода на жизнената дейност на организмите.
Биохимични принципи
Няколко научни изявления, известни като биохимични принципи, ни позволяват да получим пълна представа за „работното натоварване“, което жива субстанция изпълнява в процеса на своята жизнена дейност:
- движението на атоми на химични вещества по време на биогенната миграция винаги води до най-високите възможни прояви;
- еволюционната трансформация на видовете се движи в посока, водеща до повишаване на миграцията на атоми на елементи;
- наличието на биомаса поради наличието на слънчева енергия;
- живата материя на планетата е затворена в непрекъснат цикъл на обмен на химикали с космическата среда.
Отражение на жизнената активност на живата материя върху функционирането на биосферата
Животът произхожда от формата на биосферата, поради способността на органичната маса да възпроизвежда, расте и еволюира форми. Първоначално живата обвивка на планетата беше сложна органична материя формиране на цикъл от елементи. В хода на развитието и трансформацията на живите организми, живата материя придоби способността да функционира не само като непрекъснат енергиен поток, но и да се развива като сложна система.
Новите видове на органичната обвивка на земното кълбо не само откриват своите корени в предходните форми. Тяхната поява се дължи на потока от специфични биогенни процеси в естествената среда, който от своя страна засяга всички живи вещества, клетки на живи организми. Всеки етап от еволюцията на биосферата се характеризира със значителни промени в материалната и енергийна структура. Така има нови системи на инертна и жива материя на планетата.
Нарастващото въздействие на биомасата върху промените в инертните системи на планетата се забелязва в изследването на всички епохи без изключение. Това се дължи преди всичко на увеличаване на натрупването на слънчева енергия, както и на увеличаване на интензивността и капацитета на биологичния цикъл на елементите. Промените в околната среда винаги предопределят появата на нови сложни форми на живот.
Функции на живата материя в биосферата
За първи път функциите на биомасата бяха разгледани от Вернадски при писането на известната работа, озаглавена „Биосферата“. Тук ученът идентифицира девет функции на живата материя: кислород, калций, газ, окисляване, редукция, разрушаване, концентрация, редукция, метаболитни, дихателни.
Развитието на съвременните представи за живата материя на биосферата доведе до значително намаляване на броя на функциите на живата материя и тяхното обединение в нови групи. Тя е за тях ще бъдат обсъдени по-нататък.
Енергийни функции на живата материя
Ако говорим за енергийните функции на живата материя, те се поставят предимно върху растения, които имат способността за фотосинтеза и превръщат слънчевата енергия в различни органични съединения.
Енергийните потоци, излъчвани от слънцето, са за растенията истински дар на електромагнитна природа. Повече от 90% от енергията, постъпваща в биосферата на планетата, се абсорбира от литосферата, атмосферата и хидросферата, а също така пряко участва в хода на химичните процеси.
Функциите на живата материя, насочени към превръщане на енергията в зелени растения, са основният механизъм на живата материя. Без процесите на предаване и натрупване на слънчева енергия, развитието на живота на планетата би било под въпрос.
Разрушителни функции на живите организми
Способността да минерализира органични съединения, химическото разлагане на скалите, мъртвата органична материя и участието на минерали в циркулацията на биомаса - всичко това са разрушителни функции на живата материя в биосферата. Основната движеща сила на разрушителните функции на биосферата са бактерии, гъби и други микроорганизми.
гангренозен органични съединения разлагат се до състоянието на неорганични вещества (вода, амоняк, въглероден диоксид, метан, сероводород), връщайки се към първоначалната циркулация на материята.
Разрушителното въздействие на организмите върху скалите заслужава специално внимание. Поради циркулацията на вещества земната кора се попълва с минерални компоненти, освободени от литосферата. Чрез участие в разлагането на минерали живите организми по този начин включват в циркулацията на биосферата цял комплекс от най-важните химически елементи.
Функции за концентрация
Селективното натрупване на вещества в природата, тяхното разпределение, цикълът на живата материя - всичко това формира концентрационните функции на биосферата. Сред най-активните концентратори на химични елементи се отдава специална роля на микроорганизмите.
Конструкцията на скелетите на отделните членове на животинския свят се дължи на използването на разпръснати минерални вещества. Ярък пример за употребата на концентрирани естествени елементи са мекотели, диатоми и варовикови водорасли, корали, радиоларии, кремъчни гъби.
Функции за газ
Основата на газовите свойства на живата материя е разпределението на газообразни вещества от живите организми. Въз основа на вида на газовете, които ще се преобразуват, се разграничават няколко отделни газови функции:
- Образуване на кислород - възстановяване на кислородния резерв на планетата в свободна форма.
- Диоксид - образуването на биогенни въглищни киселини в резултат на дишането на представители на животинския свят.
- Озон - образуването на озон, което допринася за защитата на биомасата от разрушителните ефекти на слънчевата радиация.
- Азот - създаването на свободен азот при разлагането на вещества от органичен произход.
Екологични функции
Биомасата има способността да трансформира физическите и химичните параметри на околната среда, за да създаде условия, които отговарят на нуждите на живите организми. Като пример можем да посочим една растителна среда, чиято жизнена дейност допринася за повишаване на влажността на въздуха, регулиране на повърхностния отток и обогатяване на атмосферата с кислород. До известна степен, образуващите околната среда функции са резултат от всички гореспоменати свойства на живата материя.
Ролята на човека при формирането на биосферата
Появата на човека като отделен вид се отразява в появата на революционния фактор в еволюцията на биологичната маса - съзнателната трансформация на заобикалящия ни свят. Техническият и научният прогрес не е просто феномен на социалния живот на човека, а по някакъв начин принадлежи на естествените процеси на еволюция на всички живи същества.
От незапомнени времена човечеството трансформира живата материя на биосферата, което е повлияло на увеличаването на скоростта на миграция на атомите на химическата среда, на трансформацията на отделните геосфери, на натрупването на енергийни потоци в биосферата, променящия се облик на Земята. В момента човек се разглежда не само като вид, но и като сила, способна да променя черупките на планетата, което от своя страна е специфичен фактор на еволюцията.
Естественото желание за увеличаване на броя на видовете доведе човека до активното използване на възобновяеми и невъзобновяеми ресурси на биосферата, енергийни източници, вещества, погребани в пликовете на планетата. Репресирането на отделните членове на животинския свят от естествените местообитания, унищожаването на видовете за потребителски цели и антропогенната трансформация на екологичните параметри - всичко това води до изчезването на най-важните елементи на биосферата.