*§ 51—2. Свойства живого вещества

Преамбула

Как мы уже отмечали, живое вещество биосферы — это совокупность всех живых организмов, населяющих нашу планету. К основным уникальным особенностям живого вещества, обусловливающим его крайне высокую преобразующую деятельность, можно отнести следующие специфические свойства.

Существование в виде организмов

Живое вещество проявляет значительно большее морфологическое и химическое разнообразие, чем неживое. В природе известно более 2 млн органических соединений, которые входят в состав живого вещества. Живое вещество представлено разными видами организмов, каждый из которых имеет свой собственный генотип, свои морфологические и физиологические особенности. Размеры организмов колеблются от 2 нм до 100 м.

Обладание запасом энергии

Сущность жизни — это нескончаемый поток энергии. Живое вещество перерабатывает энергию солнечных излучений. Энергия солнечного света, достигая поверхности Земли, улавливается зелеными растениями, которые превращают ее в химическую энергию, запасаемую в форме химических связей органического вещества. Передача энергии на следующий уровень происходит при поедании растения животным или при разложении его бактериями. При этом химическая энергия углеводов и других молекул в результате окисления этих молекул преобразуется в биологически полезную энергию. Живое вещество в отличие от неживого на протяжении своей жизни осуществляет значительную работу по преобразованию биосферы.

Способность быстро занимать (осваивать) свободное пространство

В. И. Вернадский назвал свойство живого вещества  быстро занимать свободное пространство «всюдностью жизни». Если на каком-то участке Земли жизнь отсутствует, то это явление временное, вызванное разрушением или сдерживанием внешними силами. Свойство всего живого заполнять свободное пространство связано с размножением организмов и их умением увеличивать поверхность собственных тел или сообществ, которые они образуют. Некоторые простейшие формы организмов (бактерии, дрожжи) могли бы освоить весь земной шар за несколько часов или дней, если бы не было факторов, сдерживающих их потенциальные возможности размножения. Примером способности организмов интенсивно увеличивать поверхность своего тела могут служить растения. Площадь листьев растений, произрастающих на 1 га, составляет 8—10 га и более. Такая же закономерность характерна и для корневых систем растений.

Пассивное и активное движение

Живому веществу присуще движение — пассивное, обусловленное ростом и размножением, и активное — в виде направленного перемещения организмов. Первое является свойством всех живых организмов, второе характерно для животных, протистов и в редких случаях — для растений.

Движение растений — это изменение положения органов растения в пространстве, обусловленное разными факторами внешней среды: светом, температурой, силой тяжести, химическими элементами и др. Примером может служить поворот листьев, цветков, побегов в сторону источника света (подсолнечник) или рост корня в глубь почвы. Некоторые виды растений, например мимоза стыдливая, при прикосновении сворачивают листья.

Животные отличаются способностью к активному перемещению в пространстве. Благодаря этому они эффективно участвуют в миграции живого вещества, что, с одной стороны, стимулирует пространственное расселение жизни, а с другой — служит своеобразным «гарантийным механизмом» на случай уничтожения жизни в каком-либо месте в силу тех или иных причин.

Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти

Благодаря саморегуляции живые организмы способны поддерживать постоянный химический состав и условия внутренней среды, несмотря на значительные изменения условий внешней среды. Саморегуляция физиологических функций присуща всем формам организации жизнедеятельности, однако  в наиболее сильной степени выражена у позвоночных. Достигается это благодаря развитию нервной, кровеносной, иммунной, эндокринной, пищеварительной систем. Изменение условий с неизбежностью влечет за собой перестройку их работы. Например, нехватка кислорода в воздухе приводит к интенсификации работы кровеносной системы, учащению пульса, увеличению количества гемоглобина в крови, а раздражение холодным воздухом терморецепторов кожи приводит к увеличению процессов теплопродукции.

После смерти свойства, характерные для живого организма, утрачиваются, а химические соединения, входящие в состав живого вещества (ферменты, белки и др.), очень быстро разрушаются.

Высокая приспособительная способность (адаптация) к различным условиям

Благодаря этому свойству живые организмы осваивают почвенную, водную и наземно-воздушную среды. Кроме того, существуют организмы, приспособившиеся к жизни в экстремальных условиях: при крайне  низких или высоких показателях температуры, кислотности, давления и т. д. Например, споры некоторых бактерий способны переносить колебания температур от абсолютного нуля (–273 °С)  до +180 ^oС, существовать в водах атомных реакторов, в бескислородной среде. Хорошо выдерживают температурные перепады и сохраняют жизнеспособность в полном вакууме  покоящиеся стадии организмов — цисты, куколки насекомых, семена и споры растений. Гомойотермные животные — птицы и млекопитающие — поддерживают постоянную температуру тела при помощи высокого уровня обмена веществ, совершенной терморегуляции и хорошей теплоизоляции.

Высокая скорость и упорядоченность протекания реакций

В живом веществе химические реакции в процессе обмена веществ протекают в десятки, а иногда и в сотни раз быстрее, чем в неживом веществе. Живые организмы содержат природные катализаторы (ферменты), которые ускоряют реакции, протекающие в организме. В. И. Вернадский в связи с этим назвал живое вещество чрезвычайно активизированной материей. Например, колибри ежедневно потребляет количество нектара в 2 раза превышающее массу ее тела, а землеройки съедают в день 10—15 % от своей массы. Эти примеры указывают на высокую скорость протекания биохимических реакций, составляющих обмен веществ в живом веществе.

Высокая скорость обновления живого вещества

Живые организмы в биосфере существуют благодаря непрерывному чередованию поколений, что обеспечивает генетическую  связь современного живого вещества с  вымершими организмами прошлых эпох. Подсчитано, что в среднем для биосферы скорость обновления живого вещества составляет 8 лет, при этом для суши — около 14 лет, а для океана, где преобладают организмы с коротким периодом жизни (например, планктон), немногим более 30 суток. В результате высокой скорости обновления живого вещества за всю историю существования жизни его общая масса примерно в 12 раз превышает массу Земли. Только небольшая его часть (менее 1 %) законсервирована в виде органических остатков. По выражению В. И. Вернадского, «живое вещество уходит  в геологические породы». Остальная часть живого вещества включается в процессы биологического круговорота.

Все перечисленные свойства живого вещества обусловливаются концентрацией в нем больших запасов энергии. В. И. Вернадский отмечал, что по энергетической насыщенности с живым веществом может соперничать только лава, образующаяся при извержении вулканов.

Проверим знания