Биосфероведение - Валерий Степанович Миловатский
Глава 4. Живое вещество, его основные свойства
Живое вещество – главное звено биосферы. Классификации веществ биосферы. Основное свойство живого вещества – биогенная миграция атомов. О других важнейших свойствах живого вещества.
Жизнь часто предстаёт невидимкой, искоркой-пылинкой – она в массе своей состоит из мелочей: бактерий, одноклеточных грибов, спор, вирусов. Но она – главный герой на сцене биосферы. От неё коренным образом зависит существование биосферы.
Вернадский, взглянув на жизнь всеохватно (как бы одновременно из космоса и из недр), увидел какую незаменимую геологическую работу планетарных масштабов совершает жизнь. Как она передвигает и трансформирует земное вещество, как приводит в движение сложнейший организм биосферы, как согласно миллиарды лет сотрудничает с Землёй – и уверенно провозгласил её главным, центральным звеном биосферы. Он писал, что с исчезновением жизни «лик Земли стал бы также неизменен и химически инертен, как является неподвижным лик Луны».
Главное звено биосферы, которое и само работает, и заставляет работать на себя неживую систему целой планеты, Вернадский назвал живым веществом. Тут следует пояснить, почему живое названо живым веществом. Во-первых, для учёного всегда важна возможность измерить изучаемый объект. Как измерить жизнь? Она неизмерима. А если апеллировать к живому веществу, то его можно измерять по весу, количеству энергии, химическому составу. Во-вторых, с геологической точки зрения всё вещественное считается минералом: и воздух, и вода, и твёрдые породы, и живые тела. Наконец, можно избежать и терминологическую путаницу: ведь слово жизнь имеет широкое значение.
В биосферологии все вещества биосферы подразделяют на три типа.
1. Живое вещество – все живые тела планеты.
2. Биогенное вещество – вещество, образованное жизнью; оно имеет два подтипа – неогенное (новое) и палеогенное вещество (древнее). Неогенное вещество (биокосное) – недавно возникшее благодаря деятельности живого вещества. Это почва, ил, торф. Палеогенное вещество – давний продукт живого вещества, уже окаменевший, превратившийся в толще земной коры в условиях большого давления и высоких температур в осадочные породы, в твёрдые минералы: мел, яшма, уголь, марганцевые и железные руды, даже гранит и другие.
3. Абиогенное вещество (косное) – всё неживое вещество биосферы, которое и в прошлом не было живым. Оно либо вышло из недр, как продукт магматической активности, либо поступило из космоса (в виде метеоритов, частиц, пыли. За год на Землю из космоса поступает до 1 млн. тонн вещества), либо это продукты распада радиоактивных веществ.
Все эти три типа веществ находятся в определённой взаимосвязи и составляют вещественную основу биосферы.
Что же представляет собой живое вещество? Это самое удивительное, сложное и загадочное вещество. Природу живой материи наука до сих пор не расшифровала, хотя и много знает о ней. Но мы будем рассматривать живое вещество не с точки зрения его природы, а с точки зрения его биосферного значения. В этом отношении главным свойством живого вещества, этой «формы активизированной материи» (Вернадский), насыщенной огромной свободной энергией, следует назвать его способность приводить в движение потоки химических элементов, то есть осуществлять биогенную миграцию атомов – такой процесс, в котором атомы неживых веществ захватываются и приводятся в движение силой жизни. (Вспомните парадигму биосфероведения!)
Этот процесс необходим для продолжения жизни, для существования биосферы, для самой Земли. Благодаря именно биогенной миграции атомов формируется газовый состав атмосферы, солевой состав океанов, облик материков, горные породы, климат и так далее.
Это основное свойство живого вещества реализуется и в важнейшем биосферном процессе – в проникновении космической энергии вглубь Земли. «Все глубже и глубже в течение геологического времени благодаря этому воздействию живого вещества проникает внутрь планеты изменённая лучистая космическая энергия». (Вернадский)
Владимир Иванович установил два важнейших закона биогенной миграции атомов. Он назвал их биогеохимическими принципами.
1. Биогенная миграция атомов в биосфере стремится к максимальному проявлению. Действительно, живое вещество стремится распространится по всей планете, занять разные среды и ниши. В результате биологической эволюции увеличивается «всюдность» жизни.
2. Биологическая эволюция (появление новых устойчивых форм жизни в биосфере) «должна идти в направлении, увеличивающем проявление биогенной миграции атомов в биосфере». То есть, в процессе эволюции создаются такие организмы, которые способствуют увеличению биогенной миграции атомов, общей силы жизни в биосфере.
А теперь дадим развернутую характеристику живого вещества. Назовём более конкретные его свойства.
1) Живое вещество обладает огромной свободной энергией (сравнимой с энергией раскалённой лавы).
2) Скорость химических реакций в живом веществе в тысячи и более раз превышает скорость химических реакций в неживом веществе.
3) Биологические молекулы живого вещества устойчивы лишь в организме.
4) Живое вещество способно к самодвижению.
5) Биологические молекулы более разнообразны, чем не биологические (2 млн. против 2 тыс.).
6) Корпускулярность живого вещества, существующего только в виде организмов, живых тел.
7) Организмы всегда входят в экосистемы (в биоценозы).
8) Живое следует принципу Реди: всё живое – из живого.
9) Живое вещество способно эволюционировать, усложняться.
Как мы видим по этим свойствам, живое вещество резко отличается от неживого. Эту несводимость живого к неживому Вернадский особенно подчёркивал и называл её «геологической вечностью жизни».
Следует сказать ещё о двух свойствах живого вещества без которых оно не было бы живым. Одно из них заключается в способности живого чрезвычайно чувствительно реагировать на внешние факторы. Так глаз регистрирует отдельные фотоны, насекомые видят ультрафиолетовый свет, лягушка реагирует на считанное количество атомов золота – в их присутствии у неё расширяются сосуды брюшка, всё живое чувствует электрические и магнитные поля и так далее.
Другое важное свойство всякой живой системы, будь то организм или экосистема, заключается в способности к саморегуляции. Оба этих свойства относятся к информационным свойствам живого вещества и имеют фундаментальное значение в биосферных процессах.
Глава 5. Биота – биосферное проявление живого вещества
О планетарной организации живого вещества. Вертикальная и горизонтальная организация жизни. Характеристика сгущений жизни на планете.
Посмотрим, как живое вещество действует в биосфере, как оно организовано. Прежде всего следует сказать, что оно существует как единая система. Как же это целое выглядит? Как миллионорукое, миллионоглазое, многоглавое существо? Да, многоглавое и миллионоглазое – но не чудовище. А превосходно отлаженная в пространстве биосферы система геоэкосистем (биогеоценозов), в пределах которых живое живёт и радует нас.
К таким основным геоэкосистемам относятся моря, реки, озёра, болота, леса, поля и так далее. Мозаика этих крупнейших экосистем и составляет (наряду с другими факторами) биосферу, в которой всепланетное живое вещество действует как единая сеть живого, называемая биотой. Биота – это то же живое вещество, но организованное как целое в пределах всей биосферы.
Количественно биота представляет собой как бы тончайшую плёнку на поверхности Земли, по весу составляющую 1/1000 массы атмосферы (около 2
