Сферический объем ботаники

Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов в биосфере, вне зависимости от их систематической принадлежности.

В состав живого вещества входят как органические (в химическом смысле), так и неорганические, или минеральные, вещества.

Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4-3,6·10¹² т (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной  массы других оболочек Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты».

Живое вещество развивается  там, где может существовать жизнь, то есть на пересечении атмосферы, литосферы  и гидросферы. В условиях, не благоприятных  для существования, живое вещество переходит в состояние анабиоза.

Специфика живого вещества заключается  в следующем:

• Живое вещество биосферы характеризуется огромной свободной энергией. В неорганическом мире по количеству свободной энергии с живым веществом могут быть сопоставлены только недолговечные незастывшие лавовые потоки.
• Резкое отличие между живым и неживым веществом биосферы наблюдается в скорости протекания химических реакций: в живом веществе реакции идут в тысячи и миллионы раз быстрее.
• Отличительной особенностью живого вещества является то, что слагающие его индивидуальные химические соединения – белки, ферменты и пр. – устойчивы только в живых организмах (в значительной степени это характерно и для минеральных соединений, входящих в состав живого вещества).
• Произвольное движение живого вещества, в значительной степени саморегулируемое. В. И. Вернадский выделял две специфические формы движения живого вещества: а) пассивную, которая создается размножением и присуща как животным, так и растительным организмам; б) активную, которая осуществляется за счет направленного перемещения организмов (она характерна для животных и в меньшей степени для растений). Живому веществу также присуще стремление заполнить собой все возможное пространство.
• Живое вещество обнаруживает значительно большее морфологическое и химическое разнообразие, чем неживое. Кроме того, в отличие от неживого абиогенного вещества живое вещество не бывает представлено исключительно жидкой или газовой фазой. Тела организмов построены во всех трех фазовых состояниях.
• Живое вещество представлено в биосфере в виде дисперсных тел – индивидуальных организмов. Причем, будучи дисперсным, живое вещество никогда не находится на Земле в морфологически чистой форме – в виде популяций организмов одного вида: оно всегда представлено биоценозами.
• Живое вещество существует в форме непрерывного чередования поколений, благодаря чему современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых эпох. При этом характерным для живого вещества является наличие эволюционного процесса, т. е. воспроизводство живого вещества происходит не по типу абсолютного копирования предыдущих поколений, а путем морфологических и биохимических изменений.

Свойства живого вещества

1. Живые организмы являются  аккумуляторами и трансформаторами  солнечной энергии и создают  запасы свободной энергии в  биосфере.

2. Живые организмы содержат  вещества, которые устойчивы только  в живых организмах, после их  смерти быстро разлагаются и  в минеральном царстве не встречаются. 

3. Живые организмы отличаются  разнообразием, что выражается  в существовании их многочисленных  видов. 

4. Живые организмы характеризуются  клеточным строением. 

5. Для живых организмов  характерна высокая скорость  протекания биохимических реакций. 

6. Живые организмы способны  к размножению, причем скорость  размножения организмов обратно  пропорциональна их массе. 

7. Живое вещество существует  в форме непрерывного чередования  поколений. Все многообразие генетической  информации закодировано в нуклеиновых  кислотах, поэтому современное живое  вещество генетически связано  с живым веществом всех прошлых  геологических эпох.

8. Способность быстро занимать  все свободное пространство ("всюдность жизни" по Вернадскому): на основании этого свойства сформулирован Закон Константности - количество живого вещества биосферы для каждого геологического периода есть величина постоянная.

9. Высокая скорость обновления  живого вещества. Для биосферы  в целом примерно 8 лет. Для  суши этот период примерно 14 лет,  для океана - примерно 33 дня. 

10. Высокая приспособительная  способность к различным условиям  жизни. 

11. Живые организмы способны  к изменчивости.

12. Различают пассивные  и активные движения живого  вещества.

Выделяют пять основных функций  живого вещества:

Энергетическая.  Заключается  в поглощении солнечной энергии  при фотосинтезе, а химической энергии  – путем разложения энергонасыщенных веществ и передаче энергии по пищевой цепи разнородного живого вещества.

Концентрационная. Избирательное  накопление в ходе жизнедеятельности  определенных видов вещества. Выделяют два типа концентраций химических элементов  живым веществом: а) массовое повышение  концентраций элементов в среде, насыщенной этими элементами, например, серы и железа много в живом  веществе в районах вулканизма; б) специфическую концентрацию того или  иного элемента вне зависимости  от среды.

Деструктивная. Заключается  в минерализации необиогенного органического вещества, разложении неживого неорганического вещества, вовлечении образовавшихся веществ в биологический круговорот.

Средообразующая. Преобразование физико-химических параметров среды (главным образом за счет необиогенного вещества).

Транспортная. Пищевые взаимодействия живого вещества приводят к перемещению  огромных масс химических элементов  и веществ против сил тяжести и в горизонтальном направлении.

Живое вещество охватывает и  перестраивает все химические процессы биосферы. Живое вещество есть самая  мощная геологическая сила, растущая с ходом времени. Воздавая должное  памяти великого основоположника учения о биосфере, следующее обобщение  А. И. Перельман предложил назвать  «законом Вернадского»:

Живое вещество — единственный фактор, обусловливающий обратное перемещение  вещества — снизу вверх, из океана — на континенты.

За счет активного передвижения живые организмы могут перемещать различные вещества или атомы  в горизонтальном направлении, например за счет различных видов миграций. Перемещение, или миграцию, химических веществ живым веществом Вернадский назвал биогенной миграцией атомов или вещества.

Значение живого вещества

Работа живого вещества в  биосфере достаточно многообразна. По Вернадскому, работа живого вещества в  биосфере может проявляться в  двух основных формах:

а) химической (биохимической) – I род геологической деятельности; б) механической – II род транспортной деятельности.

Биогенная миграция атомов I рода проявляется в постоянном обмене вещества между организмами и  окружающей средой в процессе построения тела организмов, переваривания пищи. Биогенная миграция атомов II рода заключается  в перемещении вещества организмами  в ходе его жизнедеятельности (при  строительстве нор, гнезд, при заглублении  организмов в грунт), перемещении  самого живого вещества, а также  пропускание неорганических веществ  через желудочный тракт грунтоедов, илоедов, фильтраторов.

Для понимания той работы, которую совершает живое вещество в биосфере очень важными являются три основных положения, которые В. И. Вернадский назвал биогеохимическими принципами:

• Биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению.
• Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых в биосфере форм жизни, идет в направлении, усиливающем биогенную миграцию атомов.
• Живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с космической средой, его окружающей, и создается и поддерживается на нашей планете лучистой энергией Солнца.