§ 51. Компоненты биосферы

Преамбула

Согласно учению В. И. Вернадского, биосфера состоит из нескольких основных компонентов: живое, биогенное, косное и биокосное вещества.

Главное место в учении В. И. Вернадского о биосфере занимает представление о живом веществе.

Живое вещество

Живое вещество — совокупность живых организмов, населяющих планету Земля. Масса живого вещества сравнительно мала и составляет менее одной миллионной части всей биосферы. Несмотря на столь незначительную массу, живое вещество является «самой мощной геохимической силой нашей планеты», поскольку живые организмы не просто населяют Землю, но и преобразуют ее.

*При общем рассмотрении биосферы как планетарной экосистемы особое значение приобретает представление о ее живом веществе как о некой общей живой массе планеты. Под живым веществом В. И. Вернадский понимал все количество живых организмов планеты как единое целое. Его химический состав подтверждает единство природы — он состоит из тех же элементов, что и неживая природа, только соотношение этих элементов отличается и строение молекул иное.

Биомасса — это общая масса всех живых организмов, присутствующих в биосфере. Вы уже знаете, что живые организмы населяют земную поверхность неравномерно. Как вы думаете, почему процентное содержание растений, животных и микроорганизмов на суше и в океане отличается?

                                             Таблица. Масса живого вещества на планете Земля

Исходя из данных таблицы, видно, что основная роль на планете Земля принадлежит автотрофным растениям суши.

Биомасса суши зависит от количества тепла, влаги и увеличивается от полюсов к экватору. Ежегодно в биосфере в процессе фотосинтеза образуется около 170 млрд т сухого органического вещества. Биомасса растений на суше значительно больше биомассы животных, однако видовое разнообразие животных в 5 раз больше видового разнообразия растений (1,5—1,7 млн видов животных и примерно 300 тыс. видов растений). Наибольшая биомасса живого вещества суши сконцентрирована в тропических и субтропических лесах. Они являются наиболее продуктивными сообществами материковой части биосферы.

Биомасса океанической части биосферы распределена неравномерно и представлена преимущественно в верхней части фитопланктоном. Несмотря на то что биомасса океанических живых организмов в 1000 раз меньше биомассы наземных растений, 80 % первичной продукции образуется именно в океане. Это связано с высокой скоростью роста и размножения, короткой продолжительностью жизни представителей фито- и зоопланктона.

Биомасса почвы представлена совокупностью живых организмов, плотно заселяющих и играющих важную роль в ее формировании. В поверхностных слоях обитают  зеленые водоросли и цианобактерии, которые снабжают почву кислородом, образующимся в процессе фотосинтеза. Среди животных почвы многочисленны черви, муравьи, клещи, встречаются кроты. Биомасса только дождевых червей в суглинистых почвах достигает 1,2 т на 1 га. В почве также обитает большое количество бактерий, которое исчисляется сотнями миллионов в 1 г. Все живые организмы, обитающие в почве, ведут большую почвообразовательную работу. Особая роль отводится бактериям, которые разлагают отмершие остатки живых организмов до минеральных веществ, обеспечивая плодородие почвы.

Биогенное вещество

Биогенное вещество образуется в процессе жизнедеятельности организмов или в результате их отмирания. Оно представлено осадочными породами, образовавшимися при разложении остатков живых организмов или из продуктов их жизнедеятельности (известняки, ракушечные породы, горючие сланцы, доломиты, каменный уголь, мел, сапропель, торф, нефть). Биогенное вещество является запасом потенциальной энергии.

Косное вещество

Косное вещество — это неорганические ресурсы биосферы, которые формируются без участия живых организмов. Они образуются в результате выветривания горных пород, извержения вулканов. По массе косное вещество биосферы значительно превосходит массу живого вещества и представлено минералами (изумруд, алмаз, кварц) и горными породами (гранит, мрамор). Между живым и косным веществом существует неразрывная связь благодаря процессам дыхания, питания и размножения живых организмов. Происходит миграция атомов из косных тел биосферы в живые и обратно. Взаимодействие живого и косного вещества характеризуется прежде всего тем, что часть косного вещества усваивается и ассимилируется живым веществом.

Биокосное вещество

Биокосное вещество — результат взаимодействия живых и косных компонентов. К нему относят почву, современную атмосферу, природные воды. Их свойства зависят от деятельности живого вещества. Так, древняя атмосфера Земли образовалась в результате мощной вулканической и горообразовательной деятельности. Значительно позднее в ее составе появился кислород как продукт фотосинтеза и сформировалась современная атмосфера. Ее газовый состав определяется соотношением биологических (фотосинтез, дыхание) и геохимических процессов. В разных видах биокосного вещества соотношение живого и неживого компонентов различается. Например, почва содержит в среднем 93 % минеральных и 7 % органических веществ, образованных в процессе жизнедеятельности живых организмов.

Проверим знания