Свойства биосферы

1. Очень важной особенностью биосферы является тесная связь живого вещества с окружающими условиями, или средой обитания. То есть, организм и окружающая его среда представляют собой единство. При изменении условий среды обитания живое вещество приспосабливается к новым условиям. При этом оно может изменить свою форму или функции, но не состав. Неживое вещество при этом изменяется коренным образом. Например, граниты, образовавшиеся в условиях высоких температур и высокого давления, попадая на поверхность земли, также начинают «приспосабливаться» к новым условиям. При этом в аридном климате происходит дробление гранита, а во влажном (гумидном) климате – его химическое изменение. Так, минеральное вещество, приспосабливаясь, меняет свой состав, и становится другим веществом в физическом и химическом отношениях.

2. Способность к самовоспроизведению, то есть к размножению. Это свойство резко отличается живое от неживого и является причиной быстрого распространения жизни на Земле. В.И. Вернадский назвал такую способность биосферы «всюдностью жизни», а сам процесс быстрого размножения – «растеканием жизни». Как установлено, скорость размножения живых организмов различна и зависит от их массы. Так, мелкие организмы размножаются скорее крупных.

Выявлена даже общая закономерность: скорость размножения организмов обратно пропорциональна их массе. Размножение организмов происходит в геометрической прогрессии. Это определил еще Дарвин, который писал: «Не существует исключения из правил, по которым любые органические существа естественно размножаются в столь быстрой прогрессии, что не подвергайся они истреблению, потомство одной пары особи скоро бы заполнило всю Землю».

Скорость размножения организмов пытались оценить различные исследователи. Так, К. Эренберг, живший в прошлом веке, пришел к выводу, что одна диатомовая водоросль за 8 дней может создать массу, равную массе Земли, а инфузория-туфелька за 5 лет может дать массу, в 104 раза большую массы Земли. Позднее подсчитали, что если бы потомство сохранялось, то потомки одной бактерии за 108 часов могли бы заполнить океан, а один одуванчик за 12 часов заселил бы своими потомками всю сушу.

Вернадский писал, что «область жизни – вся земная поверхность». Однако имеется область особенно высокой концентрации живого вещества. Вернадский ее называл «слой живого вещества» или «пленка жизни». Мощность ее немногим более 100 м, то есть над земной поверхностью до 100 м и в глубину – до 15 м. это слой, где сосредоточена основная жизнь, в этом маломощном слое содержится огромное количество живых организмов. Здесь находится около 500 тысяч видов растений, немногим меньше – видов животных и почти 1 млн. видов бактерий. Это огромное разнообразие жизни является следствием активной приспособляемости живых организмов. Если на нашей планете 4 тысячи минералов, то видов живых организмов более 2-х миллионов. Все это является следствием следующего свойства организмов.

3. Живые организмы способны к изменчивости. Это – важнейшее биологическое свойство. Основной причиной изменчивости является мутация, которая охватывает весь генетический аппарат и вызывает появление новых признаков в наследственности организмов, что обеспечивает передачу возникшего мутационного признака последующим поколениям. Те изменения в организме, которые не затрагивают генетический аппарат и не передаются последующим поколениям называются последующим поколения называются модификациями. Мутации, в отличие от модификаций, носят направленный характер. Они возникают под влиянием ионизирующей радиации, некоторых химических веществ, температурных и других факторов. Часто причиной мутации является излучение радиоактивных веществ и воздействие рентгеновских лучей.

4. Способность организмов накапливать в своих тканях некоторые химические элементы в избыточном количестве, по сравнению с их концентрацией во внешней среде. Эту способность Вернадский назвал концентрационной функцией биосферы. Организмы могут накапливать не только широко распространенные химические элементы, но и редкие и рассеянные элементы, которые иногда играют важную роль в физиологии организмов. Так, некоторые цветковые растения концентрируют литий, бериллий, бром. А морские водоросли и губки (например, горчичная трава) – накапливают золото. В геологии существуют биохимические методы поиска полезных ископаемых. Они основаны на том, что появление определенных видов растений, накапливающих цинк, медь и свинец, говорит о повышенной концентрации этих элементов в почве и близком залегании рудного месторождения. На этом основаны биохимические методы геологической разведки полезных ископаемых. В морской воде некоторые виды живых организмов также могут накапливать определенные химические элементы. Все это создает условия для перераспределения химических элементов между оболочками Земли. Почему происходит накопление микроэлементов?

5. Рациональное усвоение солнечной энергии. Живой организм старается удержать и усвоить солнечную энергию – в отличие от камня, который после нагревания тут же отдает тепло. В организме происходят сложные превращения энергии. Зеленые растения непосредственно используют солнечную радиацию при фотосинтезе, некоторые бактерии расходуют при этом химическую энергию. Гетеротрофы приобретают энергию путем окисления своих веществ атмосферным кислородом. Живые организмы осуществляют преобразование энергии и накопление ее в форме высокоэнергичных соединений, то есть они превращают солнечную энергию в энергию химических связей. При этом энергия, накапливаемая в организмах животных, превращается в еще более высокоэнергичные соединения. Любой организм с термодинамической точки зрения является открытой системой. Получаемая организмом энергия, при этом компенсирует его расходы на жизненные функции и работу. В связи с тем, что у живых организмов нет значительных изменений температуры тела или используются для проведения работы химическая и электрическая энергия. Все превращения энергии в живых организмах совершаются на молекулярном уровне, а биохимические процессы происходят с участием органических катализаторов – ферментов и протекают, поэтому, в 1000 раз быстрее, чем во внешней среде. Это приводит к повышению скорости роста, размножения и деятельности организмов.

6. Устойчивость. Это способность выживать в изменяющихся условиях Земли: при разных давлениях, температурах, влажности. Устойчивость организмов очень высока. Особенно большая приспособляемость у низкоорганизованных организмов. Так, микроорганизмы обнаружены в метеоритах, которые длительное время находились в космосе при температуре, близкой к абсолютному нулю, а также в воде гейзеров, имеющих температуру + 930 С. Их нашли в атомных реакторах, где радиоактивность достигает нескольких рентген, а температура больше 3000 С. Высокой устойчивостью отличаются также и растения. В садах Каира растет лотос из семян, пролежавших в гробницах фараонов 3000 лет.

7. Обмен веществ. Важным свойством живых организмов является обмен веществ живых организмов с окружающей средой. Живые организмы осуществляют ассимиляцию и диссимиляцию веществ, то есть они постоянно усваивают, перерабатываю и выделяют продукты своей жизнедеятельности. За счет этого организмами производятся огромные преобразования на Земле.

8. С обменом веществ связано следующее весомое свойство биосферы: она является катализатором геохимических процессов на Земле. Таким образом, за время своего существования, то есть за 3 млрд. лет биосфера изменила вещественный состав всех компонентов географической оболочки. Как видно живое существо не только тесно связано со средой обитания, но и способно изменять ее, приспосабливать для своего обитания. За счет этого живые организмы выполняют огромную геохимическую работу на Земле, и способны преобразовывать нашу планету. Вернадский назвал живое вещество «могучей геологической силой». Он писал: «На земной поверхности нет силы более могущественней и постоянно действующей в геохимическом отношении, чем живые организмы». Причина этой силы – в свойствах живых организмов.

 

Литература.

  1. Смольянинов В. М.  Общее землеведение: литосфера, биосфера, географическая оболочка. Учебно-методическое пособие / В.М. Смольянинов, А. Я. Немыкин. – Воронеж : Истоки, 2010 – 193 c.

Еще статьи по теме


 
 
Баннер