Живое вещество Вернадского: свойства, функции и роль в биосфере

Понятие «живое вещество» было введено в науку Владимиром Ивановичем Вернадским. Под этим термином он понимал совокупность всех живых организмов планеты, выраженную через их массу, энергию и химический состав. Вернадский противопоставлял живое вещество косному (минералы, горные породы) и биокосному (почва, вода) веществам. Несмотря на ничтожную долю в объеме биосферы (условный слой всего около 2 см), именно живое вещество является ее основой и главной геологической силой.

Причина высокой химической активности живого вещества кроется в способности организмов осуществлять реакции, невозможные в неживой природе. Например, они фиксируют атмосферный азот при обычных температуре и давлении, тогда как в промышленности это требует условий в 500°C и сотен атмосфер. Скорость химических реакций в организмах на порядки выше, что позволило Вернадскому назвать живое вещество чрезвычайно активизированной материей.

Свойства живого вещества уникальны и определяют его средообразующую деятельность. К ним относится всюдность жизни — способность быстро осваивать все свободное пространство. Это обеспечивается интенсивным размножением и увеличением поверхности тела (например, площадь листьев растений на 1 га достигает 8-10 га). Живое вещество характеризуется активным движением, устойчивостью при жизни и быстрым разложением после смерти.

Высокая приспособительная способность (адаптация) позволяет организмам освоить все среды жизни и экстремальные условия, от температур, близких к абсолютному нулю, до источников с температурой 140°C. Феноменально высокая скорость протекания реакций видна на примере грунтоедов: дождевые черви за 150-200 лет пропускают через себя весь метровый слой почвы.

Важнейшее свойство — высокая скорость обновления живого вещества. В среднем для биосферы оно обновляется за 8 лет, а для океана — всего за 33 дня. За всю историю жизни через биосферу прошла масса, в 12 раз превышающая массу Земли. Все эти свойства обусловлены концентрацией в живом веществе огромных запасов энергии, сравнимой по насыщенности с энергией лавы.

Средообразующие функции живого вещества комплексно описывают его преобразующую роль. В.И. Вернадский выделил девять функций, но современная классификация, например, А.В. Лапо (1987), объединяет их в несколько ключевых.

1. Энергетическая функция связана с запасанием энергии в процессе фотосинтеза и передачей ее по цепям питания. Она отражена в двух биогеохимических принципах Вернадского: биогенная энергия стремится к максимальному проявлению, а выживают те организмы, которые ее увеличивают.

2. Газовая функция — способность изменять и поддерживать газовый состав атмосферы. Благодаря ей содержание CO₂ снизилось с десятков процентов до современных 0,03%, а кислород накопился до уровня, позволившего сформировать озоновый экран. Ключевыми моментами стали первая и вторая точки Пастера.

3. Окислительно-восстановительная функция интенсифицирует процессы окисления и восстановления, создавая, например, сероводородные зоны на дне водоемов.

4. Концентрационная функция — способность организмов накапливать рассеянные элементы, создавая залежи руд, известняков и горючих ископаемых. Эту функцию изучает наука биоминералогия.

5. Деструктивная функция — разрушение органических остатков и косных веществ деструкторами (бактериями, грибами), что обеспечивает круговорот веществ.

6. Транспортная функция — перенос вещества и энергии при миграциях животных, часто на колоссальные расстояния.

7. Средообразующая функция является интегративной и результатом всех остальных. В глобальном плане вся природная среда создана и поддерживается живыми организмами. В узком — проявляется в образовании биокосных тел, образовании почвы, как показали Ч. Дарвин и В.В. Докучаев. Локально организмы трансформируют микроклимат (например, в лесах).

8. Рассеивающая функция противоположна концентрационной и проявляется через трофическую и транспортную деятельность (например, рассеивание железа гемоглобина кровососущими насекомыми).

Также важна информационная функция — накопление и передача информации в наследственных структурах. Роль живого вещества обобщена в Законе биогенной миграции атомов (В.И. Вернадского – А.Н. Перельмана): миграция элементов на Земле осуществляется при непосредственном участии живого вещества или в среде, им обусловленной. Таким образом, воздействие человека на живые организмы напрямую влияет на фундаментальные геологические процессы.

Сведения об авторах и источниках:

Автор: Н. А. Воронков

Источник: Основы общей экологии

Публикации предназначены для студентов всех специальностей, изучающих экологию как общекультурную дисциплину, а также для учителей, учащихся старших классов и всех интересующихся вопросами экологии.