§ 52. Функции живого вещества

Преамбула

В. И. Вернадский в своем учении показал, что живые организмы в биосфере выполняют ряд важных биогеохимических функций: энергетическую, газовую, концентрационную, окислительно-восстановительную, деструкционную, средообразующую, транспортную.

Энергетическая функция

Энергетическая функция — аккумулирование энергии в органическом веществе и перераспределение ее по пищевым цепям. Как вы уже знаете, живые организмы не просто зависят от постоянного поступления энергии Солнца, но и выступают как гигантский накопитель и уникальный преобразователь этой энергии. Поэтому в основе этой функции лежит процесс фотосинтеза, осуществляемый фотоавтотрофными организмами. Это единственный на нашей планете процесс, обеспечивающий превращение энергии солнечного света в энергию химических связей органического вещества. С помощью фотосинтеза солнечная энергия, запасаемая зелеными растениями, обеспечивает жизнедеятельность всех гетеротрофов. Энергетическая функция живого вещества связана и с такими процессами жизнедеятельности живых организмов, как питание, дыхание, выделение, размножение. В результате этих процессов идет превращение энергии.

Газовая функция

Газовая функция — способность живого вещества изменять и поддерживать определенный газовый состав среды обитания и атмосферы в целом. Преобладающая масса газов на Земле имеет биогенное происхождение. Ведущая роль в осуществлении газовой функции принадлежит зеленым растениям. Для синтеза органических веществ они используют углекислый газ и выделяют в атмосферу кислород. Все остальные организмы используют кислород в процессе дыхания и при этом пополняют запасы углекислого газа в атмосфере. В процессе функционирования живого вещества, кроме кислорода и углекислого газа, образуются такие газы, как азот, сероводород, метан. Живое вещество поддерживает газовый состав современной атмосферы на определенном уровне.

Концентрационная функция

Концентрационная функция — способность организмов избирательно накапливать в своем теле химические элементы, рассеянные в окружающей среде, повышая их содержание в организме по сравнению с окружающей средой на несколько порядков. Любой живой организм в процессе своей жизнедеятельности поглощает из окружающей среды необходимые для него вещества и накапливает их в своем теле. Например, содержание углерода в растениях в 200 раз, а азота — в 30 раз превышает их содержание в земной коре. Диатомовые водоросли и кремневые губки накапливают кремний, водоросль ламинария — йод, а раковины некоторых моллюсков до 100 % фосфата кальция.

Часть энергии Солнца благодаря концентрационной функции живых организмов накапливается в земной коре в составе природного газа, нефти, каменного угля, торфа. Это связано с протеканием в бескислородной среде реакций восстановления, сопровождающихся образованием и накоплением сероводорода и метана.

Окислительно-восстановительная функция

Окислительно-восстановительная функция — окисление и восста­новление различных веществ с участием живых организмов. В ее основе лежит обмен веществ и энергии организма с внешней средой. Так, в ходе синтеза органических веществ (процесс фотосинтеза) преобладают восстановительные реакции с поглощением энергии. А при расщеплении органических соединений  и их окислении при взаимодействии с  кислородом (процесс дыхания) преобладают окислительные реакции, и выделяется энергия. 

Таким образом, жизнь в биосфере представляет собой непрерывный процесс синтеза и распада органических веществ, который объединяет все живые организмы на Земле в глобальную биологическую систему. Биосфера является сложной динамической системой, осуществляющей фиксацию, преобразование, накопление и перенос энергии путем обмена веществ между живым и косным веществом.

*Деструкционная функция

Деструкционная функция — способность живых организмов  разрушать отмершее органическое вещество до минеральных веществ, которые способны вовлекаться в новый цикл круговорота веществ. Последнюю фазу разложения до простых минеральных веществ осуществляют бактерии. Именно в этом и состоит их главная роль в биосфере. Кроме разложения вещества органической природы, живые организмы способны разрушать и неорганические вещества — горные породы разного происхождения. С помощью неорганических и органических кислот они разлагают минеральные вещества и избирательно извлекают из них кальций, калий, натрий, фосфор, кремний, многие микроэлементы, вовлекая их в круговорот веществ. В. И. Вернадский писал: «Мы не имеем на Земле более могучего дробителя материи, чем живое вещество». Поэтому биосфера — это не только фабрика по производству сложных органических веществ, но и громадная мельница, которая безостановочно работает. 

*Средообразующая функция

Средообразующая функция — преобразование физико-химических параметров окружающей среды вследствие жизнедеятельности живых организмов. Результатом данной функции является вся природная среда, которая создана живыми организмами. Благодаря их деятельности сформировался современный состав гидросферы, атмосферы и почвы. От качественного состава атмосферного воздуха зависит радиационный фон и тепловой режим на планете. Живые организмы биосферы поддерживают и сохраняют баланс благоприятных условий среды в определенном стабильном состоянии для полноценной жизнедеятельности.

*Транспортная функция

Транспортная функция — перенос вещества и энергии в результате активной и пассивной форм движения организмов. Например, растения всасывают корнями воду и испаряют ее в атмосферу. Часто перенос веществ может осуществляться на огромные расстояния, например при миграциях и кочевках животных. Транспортная функция может осуществляться также в процессе размножения и расселения живых организмов. Чем мельче организмы, тем выше скорость их размножения. Поэтому основной вклад в транспорт веществ в среде обитания вносят мелкие организмы.  Процесс размножения организмов и скорость их расселения ограничиваются условиями среды: наличием пищи, света, температуры.

Следовательно, живые организмы, выполняющие биогеохимические функции, являются важнейшей преобразующей силой на планете Земля. Подчеркивая активность живых организмов и их значимость в биосфере, В. И.  Вернадский писал: «Живое вещество охватывает и перестраивает все химические процессы биосферы. Организмы — самая мощная геологическая сила». 

Проверим знания