Żywa materia. Funkcje żywej materii w biosferze
Powierzchnia Ziemi nie zawiera silniejszej, trwałej, dynamicznej siły niż żywe organizmy. Zgodnie z doktryną żywej materii do tej powłoki przypisana jest funkcja kosmiczna, działająca jako połączenie między Ziemią a przestrzenią zewnętrzną. Uczestniczący w procesie fotosyntezy, wymiany i transformacji substancji naturalnych, żywa materia wykonuje niewyobrażalną pracę chemiczną.
Pojęcie żywej materii w. I. Vernadsky
Koncepcję żywej materii opracował słynny naukowiec V. I. Vernadsky, który osobno rozważał masę biologiczną wśród agregatów innych typów substancji organicznych, które tworzą biosferę globu. Według naukowca żywe organizmy stanowią nieznaczną część biosfery. Jednak to ich środki utrzymania mają największy wpływ na kształtowanie otaczającego świata.
Zgodnie z koncepcją naukowca żywa substancja biosfery składa się zarówno z substancji organicznej, jak i substancje nieorganiczne. Główną cechą żywej materii jest obecność ogromnego potencjału energetycznego. Jeśli chodzi o uwalnianie darmowej energii w nieorganicznym środowisku planety z żywą materią, można porównać tylko przepływy lawy wulkanicznej. Główną różnicą między materią nieożywioną a żywą jest szybkość przepływu reakcji chemicznych, które w tym drugim przypadku występują miliony razy szybciej.
W oparciu o nauki profesora Vernadsky'ego obecność żywej materii w biosferze lądowej może objawiać się w kilku postaciach:
- biochemiczne (udział w wymianie chemikaliów, tworzenie muszli geologicznych);
- mechaniczny (bezpośredni wpływ biomasy na transformację materialnego świata).
Biochemiczna forma "aktywności" biomasy planety przejawia się w ciągłej metabolizm między środowiskiem a organizmami podczas trawienia pokarmu, budowania ciała. Mechanicznym efektem żywej materii na otaczający nas świat jest cykliczny ruch substancji w trakcie życiowej aktywności organizmów.
Zasady biochemiczne
Kilka stwierdzeń naukowych, znanych jako zasady biochemiczne, pozwala uzyskać pełny obraz "obciążenia pracą" wykonywanego przez żywą substancję w procesie jej życiowej aktywności:
- ruch atomów substancji chemicznych podczas migracji biogenicznej zawsze powoduje najwyższe możliwe przejawy;
- ewolucyjna transformacja gatunków porusza się w kierunku sprzyjającym migracji atomów pierwiastków;
- istnienie biomasy z powodu obecności energii słonecznej;
- żywa materia planety jest zamknięta w ciągłym cyklu wymiany chemikaliów ze środowiskiem kosmicznym.
Refleksja o żywotnej aktywności żywej materii na funkcjonowanie biosfery
Życie powstało w formie biosfery ze względu na zdolność masy organicznej do rozmnażania się, wzrostu i ewolucji form. Początkowo żywa skorupa planety była złożona materia organiczna tworząc cykl elementów. W trakcie rozwoju i transformacji żywych organizmów, żywa materia uzyskała zdolność do funkcjonowania nie tylko jako ciągły przepływ energii, ale także do ewolucji jako złożony system.
Nowe gatunki organicznej skorupy ziemskiej nie tylko znajdują swoje korzenie w poprzednich formach. Ich występowanie jest spowodowane przepływem określonych procesów biogenicznych w środowisku naturalnym, które z kolei wpływa na całą żywą materię, komórki żywych organizmów. Każdy etap ewolucji biosfery charakteryzuje się wyraźnymi zmianami w jej strukturze materiałowej i energetycznej. Tak więc istnieją nowe systemy obojętnej i żywej materii planety.
Rosnący wpływ biomasy na zmiany w obojętnych systemach planety jest zauważalny w badaniu wszystkich epok bez wyjątku. Wynika to przede wszystkim ze wzrostu akumulacji energii słonecznej, a także ze wzrostu intensywności i pojemności biologicznego cyklu pierwiastków. Zmiany w środowisku zawsze determinują pojawianie się nowych złożonych form życia.
Funkcje żywej materii w biosferze
Po raz pierwszy funkcje biomasy zostały uznane przez Vernadsky'ego w pisaniu słynnego dzieła zatytułowanego "Biosfera". Tutaj naukowiec identyfikuje dziewięć funkcji żywej materii: tlen, wapń, gaz, utleniający, redukujący, destrukcyjny, koncentracyjny, redukujący, metaboliczny, oddechowy.
Rozwój nowoczesnych koncepcji dotyczących żywej materii biosfery doprowadził do znacznego zmniejszenia liczby funkcji żywej materii i ich unifikacji w nowe grupy. O nich będą dalej dyskutowane.
Funkcje energetyczne żywej materii
Jeśli mówimy o funkcjach energetycznych żywej materii, wówczas kładziemy je przede wszystkim na roślinach, które mają zdolność fotosyntezy i przekształcają energię słoneczną w różnorodne związki organiczne.
Przepływy energii emanujące ze słońca są dla roślin prawdziwym darem natury elektromagnetycznej. Ponad 90% energii docierającej do biosfery planety jest pochłaniane przez litosferę, atmosferę i hydrosferę, a także bezpośrednio uczestniczy w przebiegu procesów chemicznych.
Funkcje żywej materii, mające na celu transformację energii przez rośliny zielone, są głównym mechanizmem żywej materii. Bez procesów przesyłu i akumulacji energii słonecznej rozwój życia na planecie byłby wątpliwy.
Niszczycielskie funkcje żywych organizmów
Zdolność do mineralizacji związków organicznych, chemicznego rozkładu skał, martwej materii organicznej i udziału minerałów w obiegu biomasy - wszystko to destrukcyjne funkcje żywej materii w biosferze. Główną siłą napędową destrukcyjnych funkcji biosfery są bakterie, grzyby i inne mikroorganizmy.
Martwy związki organiczne rozkładają się do stanu substancji nieorganicznych (woda, amoniak, dwutlenek węgla, metan, siarkowodór), powracając do pierwotnego obiegu materii.
Na szczególną uwagę zasługuje destrukcyjny wpływ organizmów na skały. Z powodu cyrkulacji substancji skorupa ziemska jest uzupełniana składnikami mineralnymi uwalnianymi z litosfery. Poprzez udział w rozkładzie minerałów, żywe organizmy włączają do obiegu biosfery cały kompleks najważniejszych pierwiastków chemicznych.
Funkcje koncentracji
Selektywna akumulacja substancji w przyrodzie, ich rozmieszczenie, cykl żywej materii - wszystko to tworzy funkcje koncentracji biosfery. Wśród najbardziej aktywnych koncentratorów pierwiastków chemicznych szczególną rolę odgrywają mikroorganizmy.
Budowa szkieletów poszczególnych członków świata zwierząt wynika z rozproszenia substancje mineralne. Uderzającym przykładem użycia skoncentrowanych naturalnych pierwiastków są mięczaki, okrzemki i glony wapienne, koralowce, radiolary, gąbki krzemienne.
Funkcje gazu
Podstawą właściwości gazowych żywej materii jest dystrybucja substancji gazowych przez żywe organizmy. W zależności od rodzaju przetwarzanych gazów wyróżnia się kilka oddzielnych funkcji gazowych:
- Formowanie tlenu - przywrócenie rezerwy tlenu planety w formie wolnej.
- Dwutlenek - tworzenie biogennych kwasów węglowych w wyniku oddychania przedstawicieli świata zwierząt.
- Ozon - powstawanie ozonu, który przyczynia się do ochrony biomasy przed niszczącym wpływem promieniowania słonecznego.
- Azot - tworzenie wolnego azotu w rozkładzie substancji pochodzenia organicznego.
Funkcje środowiskowe
Biomasa ma zdolność do przekształcania fizycznych i chemicznych parametrów środowiska w celu stworzenia warunków, które odpowiadają potrzebom żywych organizmów. Jako przykład możemy wyróżnić środowisko roślinne, którego żywotna aktywność przyczynia się do wzrostu wilgotności powietrza, regulacji spływu powierzchniowego i wzbogacenia atmosfery tlenem. Do pewnego stopnia funkcje tworzące środowisko są wynikiem wszystkich wyżej wymienionych właściwości żywej materii.
Rola człowieka w tworzeniu biosfery
Pojawienie się człowieka jako odrębnego gatunku odbijało się w pojawieniu się czynnika rewolucyjnego w ewolucji masy biologicznej - świadomej transformacji otaczającego świata. Postęp techniczny i naukowy jest nie tylko fenomenem życia społecznego człowieka, ale w pewien sposób należy do naturalnych procesów ewolucji wszystkich żywych istot.
Od niepamiętnych czasów ludzkość przekształcała żywą materię biosfery, co wpłynęło na wzrost szybkości migracji atomów środowiska chemicznego, transformację poszczególnych geosfer, akumulację przepływów energii w biosferze, zmieniający się wygląd Ziemi. Obecnie człowiek jest uważany nie tylko za gatunek, ale także jako siłę zdolną do zmiany skorup planety, która z kolei jest specyficznym czynnikiem ewolucji.
Naturalne pragnienie zwiększenia liczby gatunków doprowadziło gatunek ludzki do aktywnego wykorzystania odnawialnych i nieodnawialnych zasobów biosfery, źródeł energii, substancji pochowanych w kopertach planety. Represje poszczególnych członków świata zwierząt z naturalnych siedlisk, niszczenie gatunków dla celów konsumenckich i antropogeniczne przekształcanie parametrów środowiska - wszystko to powoduje zanik najważniejszych elementów biosfery.