Тривалий час вважалося, що живевідрізняється від неживоготакими властивостями, як обмін речовин, рухливість, подразливість, зростання, розмноження, пристосовність. Однак нарізно всі ці властивості зустрічаються і серед неживої природи, а отже, не можуть розглядатися як специфічні властивості живого.

Особливості живого Б. М. Медніков (1982) сформулював у вигляді аксіом теоретичної біології:

1.Всі живі організми виявляються єдністю фенотипу та програми для його побудови (генотипу), що передається у спадок з покоління в покоління (Аксіома А. Вейсмана) * .

2. Генетична програма утворюється матричним шляхом. Як матриця, на якій будується ген майбутнього покоління, використовується ген попереднього покоління (Аксіома Н.К. Кольцова).

3.В процесі передачі з покоління до покоління генетичні програми внаслідок різних причин змінюються випадково і ненаправленно, і лише випадково такі зміни можуть виявитися вдалими в цьому середовищі (1-а аксіома Ч. Дарвіна).

4. Випадкові зміни генетичних програм під час становлення фенотипу багаторазово посилюються (Аксіома Н. В. Тимофєєва-Ресовського).

5. Багаторазово посилені зміни генетичних програм піддаються добору умовами зовнішнього середовища (2-а аксіома Ч. Дарвіна).

З цих аксіом можна вивести всі основні властивості живої природи, і в першу чергу такі, як дискретністьі цілісність-дві фундаментальні властивості організації життя Землі. Серед живих систем немає двох однакових особин, популяцій та видів. Ця унікальність прояву дискретності та цілісності ґрунтується на явищі конваріантної редуплікації.

Конваріантна редуплікація(самовостворення зі змінами) здійснюється на основі матричного принципу (сума трьох перших аксіом). Це, мабуть, єдине специфічне життя, у відомій нам формі її існування Землі, властивість. В основі його лежить унікальна здатність до відтворення основних керуючих систем (ДНК, хромосом, генів).

Редуплікація визначається матричним принципом (аксіома Н. К. Кольцова) синтезу макромолекул (рис.2.4).

Рис.2.4.Схема редуплікації ДНК (за Дж. Севейдж, 1969)

Примітка. Процес пов'язаний з поділом пар основ (аденін-тимін та гуанін-цитозин: А-Т, Г-Ц) та розкручуванням двох ланцюгів вихідної спіралі. Кожен ланцюг використовується як матриця для синтезу нового ланцюга

Здатність до самовідтворення за матричним принципоммолекули ДНК змогли виконати роль носія спадковості вихідних систем керування (аксіома А. Вейсмана). Кон-варіантна редуплікація означає можливість передачі у спадок дискретних відхилень від вихідного стану (мутацій), передумови еволюції життя.

Жива речовиназа своєю масою займає мізерну частку в порівнянні з будь-якою з верхніх оболонок земної кулі. За сучасними оцінками, загальна кількість маси живої речовини в наш час дорівнює 2420 млрд т. Цю величину можна порівняти з масою оболонок Землі, тією чи іншою мірою охоплених біосферою (табл.2.2).

Таблиця2.2

Маса живої речовини у біосфері

Підрозділи біосфери	Маса,т	Порівняння
Жива речовина Атмосфера Гідросфера Земна кора

За своїм активним впливом на довкілля жива речовина займає особливе місце і якісно різко відрізняється від інших оболонок земної кулі, так само як жива матерія відрізняється від мертвої.

В. І. Вернадський підкреслював, що жива речовина – найактивніша форма матерії у Всесвіті. Воно проводить гігантську геохімічну роботу у біосфері, повністю перетворивши верхні оболонки Землі під час свого існування. Вся жива речовина нашої планети составляет1/11000000частина маси всієї земної кори. У якісному відношенні жива речовина є найбільш організованою частиною матерії Землі.

Оцінюючи середнього хімічного складу живої речовини, за даними А. П. Виноградова(1975),В. Лархера (1978) та ін, головні складові живої речовини-це елементи, широко поширені в природі (атмосфера, гідросфера, космос): водень, вуглець, кисень, азот, фосфор і сірка (табл.2.3, рис.2.5).

Таблиця2.3

Елементарний склад зоряної та сонячної речовини в порівнянні зі складом рослин та тварин

Хімічний елемент
	Зоряне речовина	Сонячне речовина	Рослини	Тварини
Водень (Н)
Гелій (Не)
Азот(N)
Вуглець (С)
Магній (МД)
Кисень(0)
Кремній(Si)
Сірка(S)
Залізо(Fe)
Інші елементи

Рис.2.5.Соотношение хімічних елементів у живому

речовині, гідросфері, літосфері та в масі Землі в цілому

Жива речовина біосфери складається з найпростіших і найпоширеніших у космосі атомів.

Середній елементарний склад живої речовини відрізняється від складу земної кори високим вмістом вуглецю. За змістом інших елементів живі організми не повторюють складу довкілля свого проживання. Вони вибірково поглинають елементи, необхідні побудови їх тканин.

У процесі життєдіяльності організми використовують найдоступніші атоми, здатні до утворення стійких хімічних зв'язків. Як було зазначено, водень, вуглець, кисень, азот, фосфор і сірка є головними хімічними елементами земної речовини та його називають біофш'ньші.Їхні атоми створюють у живих організмах складні молекули у поєднанні з водою та мінеральними солями. Ці молекулярні будівлі представлені вуглеводами, ліпідами, білками та нуклеїновими кислотами. Перелічені частини живої речовини перебувають у тісному взаємодії. Навколишній світ живих організмів біосфери є поєднанням різних біологічних систем різної структурної впорядкованості і різного організаційного становища. У зв'язку з цим виділяють різні рівні існування живої речовини-від великих молекул до рослин та тварин різних організацій.

1.Молекулярний(генетичний)-найнижчий рівень, на якому біологічна система проявляється у вигляді функціонування біологічно активних великих молекул-білків, нуклеїнових кислот, вуглеводів. З цього рівня спостерігаються властивості, характерні виключно для живої матерії: обмін речовин, що протікає при перетворенні променистої та хімічної енергії, передача спадковості за допомогою ДНК і РНК. Цьому рівню властива стійкість структур у поколіннях.

2.Клітинний-рівень, на якому біологічно активні молекули поєднуються в єдину систему. Що стосується клітинної організації всі організми поділяються на одноклітинні та багатоклітинні.

3.Тканинний-рівень, у якому поєднання однорідних клітин утворює тканину. Він охоплює сукупність клітин, об'єднаних спільністю походження та функцій.

4.Органний-рівень, у якому кілька типів тканин функціонально взаємодіють і утворюють певний орган.

5.Організмовий-Рівень, на якому взаємодія ряду органів зводиться в єдину систему індивідуального організму. Подано певними видами організмів.

6.Популяційно-видовий,де існує сукупність певних однорідних організмів, пов'язаних єдністю походження, способом життя та місцем проживання. На цьому рівні відбуваються елементарні еволюційні зміни загалом.

7.Біоценоз та біогеоценоз(Екосистема)-вищий рівень організації живої матерії, що поєднує різні за видовим складом організми. У біогеоценозі вони взаємодіють один з одним на певній ділянці земної поверхні з однорідними абіотичними факторами.

8.Біосферний-рівень, у якому сформувалася природна система найвищого рангу, що охоплює всі прояви життя межах нашої планети. На цьому рівні відбуваються всі кругообіги речовини у глобальному масштабі, пов'язані з життєдіяльністю організмів.

За способом харчування жива речовина поділяється на авто-трофи та гетеротрофи.

Автотрофами(від греч.autos - сам,trof - годуватися, харчуватися) називають організми, які беруть потрібні їм життя хімічні елементи з їхньої кісткової матерії і які потребують побудови свого тіла готових органічних сполук іншого організму. Основне джерело енергії, що використовується автотрофами, - Сонце.

Автотрофи поділяються на фотоавтотрофи та хемоавтотрофи. Фотоавтотрофивикористовують як джерело енергії сонячне світло, хемоавтотрофивикористовують енергію окиснення неорганічних речовин.

До автотрофних організмів відносяться водорості, земні наземні рослини, бактерії, здатні до фотосинтезу, а також деякі бактерії, здатні окислювати неорганічні речовини (хемоавтотрофи). Автотрофи є первинними продуцентами органічної речовини у біосфері.

Гетеротрофи(від грецькогоgeter -інший)-організми, що потребують свого харчування в органічній речовині, утвореній іншими організмами. Гетеротрофи здатні розкладати всі речовини, утворені автотрофами, і з тих, що синтезує людина.

Жива речовина стійка лише у живих організмах, вона прагне заповнити собою весь можливий простір. «Тиском життя» називав це явище В. І. Вернадський.

На Землі з існуючих живих організмів найбільшу силу розмноження має гриб-дощовик гігантський. Кожен екземпляр даного гриба може дати до 7,5 млрд спор. Якщо кожна суперечка послужила б початком новому організму, то обсяг дощовиків вже у другому поколінні у 800 разів перевищив розміри нашої планети.

Таким чином, найбільш загальна та специфічна властивість живого-здатність до самовідтворення, конваріантної редуплікації на основі матричного принципу Ця здатність разом з іншими особливостями живих істот визначає існування основних рівнів організації живого. Усі рівні організації життя перебувають у складному взаємодії як частини єдиного цілого. На кожному рівні діють свої закономірності, що визначають особливості еволюції всіх форм орга.

нізації живого. Здатність до еволюції постає як атрибут життя, що безпосередньо випливає з унікальної здатності живого до самовідтворення дискретних біологічних одиниць. Специфічні властивості життя забезпечують як відтворення собі подібних (спадковості), а й необхідні еволюції зміни самовідтворюючих структур (мінливість).

Маса живої речовини становить лише 0,01% маси всієї біосфери. Тим не менш, жива речовина біосфери – це її головний компонент.

Найбільша концентрація життя у біосфері спостерігається на межах зіткнення земних оболонок: атмосфери та літосфери (поверхня суші), атмосфери та гідросфери (поверхня океану), і особливо на межах трьох оболонок – атмосфери, гідросфери та літосфери (прибережні зони). Ці місця найбільшої концентрації життя В.І. Вернадський назвав "плівками життя". Вгору та вниз від цих поверхонь концентрація живої матерії зменшується.

Всі системи, що вивчаються екологією, включають біотичні компоненти, що у сумі утворюють живу речовину.

Термін "жива речовина" введений у літературу В. І. Вернадським, під яким він розумів сукупність всіх живих організмів, виражену через масу, енергію та хімічний склад. Життя Землі – найвидатніший процес її поверхні, одержує цілющу енергію Сонця і вводить у рух майже всі хімічні елементи таблиці Менделєєва.

За сучасними оцінками, загальна маса живої речовини у біосфері становить близько 2400 млрд. Тонн (табл.).

Таблиця Загальна маса живої речовини у біосфері

Маса живої речовини поверхні континентів у 800 разів перевищує біомасу Світового океану. На поверхні континентів рослини різко переважають за масою над тваринами. В океані ми спостерігаємо зворотне співвідношення: 93,7% біомаси моря припадає на тварин. Це пов'язано головним чином про те, що у морському середовищі є найбільш сприятливі умови харчування тварин. Найдрібніші рослинні організми, що становлять фітопланктон і мешкають у освітленій зоні морів і океанів, швидко поїдаються морськими тваринами і, таким чином, перехід органічних речовин з рослинної форми в тварину різко зрушує біомасу у бік переважання тварин.

Вся жива речовина за своєю масою займає мізерне місце в порівнянні з будь-якою з верхніх геосфер земної кулі. Наприклад, маса атмосфери більша у 2150, гідросфери – у 602000, а земної кори – у 1670000 разів.

Однак за своїм активним впливом на довкілля жива речовина займає особливе місце і якісно різко відрізняється від інших неорганічних природних утворень, що входять до складу біосфери. Насамперед, це пов'язано з тим, що живі організми завдяки біологічним каталізаторам (ферментам) роблять, за словами академіка Л.С. Берга, з фізико-хімічної точки зору, щось неймовірне. Наприклад, вони здатні фіксувати у своєму тілі молекулярний азот атмосфери при звичайних для природного середовища значеннях температури та тиску.

У промислових умовах зв'язування атмосферного азоту до аміаку (NH 3) вимагає температури близько 500 про З і тиску 300-500 атмосфер. У живих організмах кілька порядків збільшуються швидкості хімічних реакцій у процесі обміну речовин.

В.І. Вернадський у зв'язку з цим назвав живу речовину формою надзвичайно активованої матерії.

До основних властивостей живого можна віднести: 1. Єдністьх імічного складу.Живі істоти складаються з тих самих хімічних елементів, як і неживі, але у організмах є молекули речовин, характерних лише живого (нуклеїнові кислоти, білки, ліпіди). 2. Дискретність та цілісність.Будь-яка біологічна система (клітина, організм, вид тощо.) складається з окремих частин, тобто. дискретна. Взаємодія цих елементів утворює цілісну систему (наприклад, до складу організму входять окремі органи, пов'язані структурно та функціонально в єдине ціле). 3. Структурна організація.Живі системи здатні створювати порядок із хаотичного руху молекул, утворюючи певні структури. Для живого характерна впорядкованість у просторі та часі. Це комплекс складних саморегулівних процесів обміну речовин, що протікають у строго визначеному порядку, спрямованому на підтримку сталості внутрішнього середовища – гомеостазу. 4. Обмін речовин та енергії.Живі організми - відкриті системи, які здійснюють постійний обмін речовиною та енергією з навколишнім середовищем. При зміні умов середовища відбувається саморегуляція життєвих процесів за принципом зворотний зв'язок, спрямовану відновлення сталості внутрішнього середовища - гомеостазу. Наприклад, продукти життєдіяльності можуть надавати сильний і суворо специфічний вплив, що гальмує, на ті ферменти, які склали початкову ланку в довгій ланцюга реакцій. 5. Самовідтворення.Самовідновлення. Час існування будь-якої біологічної системи обмежений. Для підтримки життя відбувається процес самовідтворення, пов'язаний з утворенням нових молекул і структур, що несуть генетичну інформацію, що міститься в молекулах ДНК. 6. Спадковість.Молекула ДНК здатна зберігати, передавати спадкову інформацію завдяки матричному принципу реплікації, забезпечуючи матеріальну наступність між поколіннями. 7. Мінливість.При передачі спадкової інформації іноді виникають різні відхилення, що призводять до зміни ознак і властивостей нащадків. Якщо ці зміни сприяють життю, вони можуть закріпитись відбором. 8. Зростання та розвиток.Організми успадковують певну генетичну інформацію про можливість розвитку тих чи інших ознак. Реалізація інформації відбувається під час індивідуального розвитку – онтогенезу. На певному етапі онтогенезу здійснюється зростання організму, пов'язане з репродукцією молекул, клітини інших біологічних структур. Зростання супроводжується розвитком. 9. Подразливість та рух.Все живе вибірково реагує зовнішні впливу специфічними реакціями завдяки властивості дратівливості. Організми відповідають вплив рухом. Вияв форми руху залежить від структури організму.

До основних унікальних особливостей живої речовини, що зумовлює його високу перетворюючу діяльність, можна віднести:

1. Здатність швидко займати вільний простір що пов'язано як з інтенсивним розмноженням, так і зі здатністю організмів інтенсивно збільшувати поверхню свого тіла або утворених ними угруповань ( повсюдність життя ).

2. Рух не лише пасивний (під дією сили тяжіння) , але й активне. Наприклад, проти течії води, сили тяжіння, руху повітряних потоків.

3. Стійкість за життя і швидке розкладання після смерті (включення у кругообіги), зберігаючи при цьому високу фізико-хімічну активність.

4. Висока пристосовність (адаптація) до різних умов і у зв'язку з цим освоєння не тільки всіх середовищ життя (водного, наземно-повітряного, ґрунтового), а й вкрай важких за фізико-хімічними параметрами.

5. Феноменально висока швидкість протікання хімічних реакцій . Вона на кілька порядків значніша, ніж у неживій природі. Про це можна судити за швидкістю переробки речовини організмами у процесі життєдіяльності. Наприклад, гусениці деяких комах переробляють за день кількість речовини, яка у 100 – 200 разів перевищує вагу їхнього тіла.

6. Висока швидкість оновлення живої речовини . Підраховано, що в середньому для біосфери вона становить близько 8 років (для суші 14 років, а для океану, де переважають організми з коротким періодом життя – 33 дні).

7. Різноманітність форм, розмірів та хімічних варіантів , що значно перевищує багато контрастів у неживій, закісній речовині.

8. Індивідуальність (У світі немає однакових видів і навіть особин).

Усі перелічені та інші властивості живої речовини обумовлюються концентрацією у ньому великих запасів енергії. В.І. Вернадський зазначав, що з енергетичної насиченості з живою речовиною може змагатися лише лава, що утворюється при виверженні вулканів

Функції живої речовини. Усю діяльність живої речовини в біосфері можна, з певною часткою умовності, звести до кількох основних функцій, які дозволяють значно доповнити уявлення про його перетворюючу біосферно-геологічну діяльність.

1. Енергетична . Ця одна з найважливіших функцій пов'язана із запасанням енергії в процесі фотосинтезу, передачею її по ланцюгах живлення та розсіюванням у навколишньому просторі.

2. Газова – пов'язана зі здатністю змінювати та підтримувати певний газовий склад довкілля та атмосфери в цілому.

3. Окисно-відновна - пов'язана зі зростанням під впливом живої речовини інтенсивності процесів як окислення та відновлення.

4. Концентраційна – здатність організмів концентрувати у своєму тілі розсіяні хімічні елементи, підвищуючи їх вміст кілька порядків, проти навколишнім середовищем, а тілі окремих організмів – в мільйони раз. Результат концентраційної діяльності – поклади горючих копалин, вапняки, рудні родовища тощо.

5. Деструктивна – руйнування організмами та продуктами їхньої життєдіяльності, у тому числі і після їх смерті, як самих залишків органічної речовини, так і відсталих речовин. Основний механізм цієї функції пов'язаний з кругообігом речовин. Найбільш істотну роль цьому відношенні виконують нижчі форми життя – гриби, бактерії (деструктори, редуценти).

6. Транспортна – перенесення речовини та енергії внаслідок активної форми руху організмів. Часто таке перенесення здійснюється на колосальні відстані, наприклад, при міграціях та кочівлях тварин.

7. Середоутворююча . Ця функція значною мірою є результатом спільної дії інших функцій. З нею, зрештою, пов'язане перетворення фізико-хімічних параметрів середовища. Цю функцію можна розглядати в широкому і вужчому планах. У широкому розумінні результатом цієї функції є все природне середовище. Вона створена живими організмами, вони ж і підтримують у відносно стабільному стані її параметри практично у всіх геосферах. У вужчому плані середоутворююча функція живої речовини проявляється, наприклад, в освіті та збереження ґрунтів від руйнування (ерозії), в очищенні повітря та вод від забруднень, у посиленні живлення джерел ґрунтових вод тощо.

8. Розсіювальна функція, протилежна концентраційній. Вона проявляється через трофічну (поживну) та транспортну діяльність організмів. Наприклад, розсіювання речовини при виділенні організмами екскрементів, загибелі організмів при різноманітних переміщеннях у просторі, зміні покривів.

9. Інформаційна функція живої речовини виявляється у тому, що живі організми та його спільноти накопичують інформацію, закріплюють їх у спадкових структурах і передають наступним поколінням. Це один із проявів адаптаційних механізмів.

Незважаючи на величезну різноманітність форм, вся жива речовина фізико-хімічно єдина . І в цьому полягає один із основних законів усього органічного світу – закон фізико-хімічної єдності живої речовини. З нього випливає, що немає такого фізичного або хімічного агента, який був би згубним для одних організмів і абсолютно нешкідливим для інших. Різниця лише кількісна – одні організми чутливіші, інші менш, одні пристосовуються швидше, інші повільніше. У цьому пристрій йде під час природного відбору, тобто. рахунок загибелі тих індивідів, які змогли адаптуватися до нових умов.

Таким чином, біосфера являє собою складну динамічну систему, що здійснює уловлювання, накопичення та перенесення енергії шляхом обміну речовин між живою речовиною та навколишнім середовищем.

Характеристики живої речовини

До складу живої речовини входять як органічні (в хімічному сенсі), так і неорганічні, або мінеральні речовини. Вернадський писав:

Маса живої речовини порівняно мала і оцінюється величиною 2,4-3,6 10 12 т (у сухій вазі) і становить менше 10 -6 маси інших оболонок Землі. Але це одна з наймогутніших геохімічних сил нашої планети.

Жива речовина розвивається там, де може існувати життя, тобто на перетині атмосфери, літосфери та гідросфери. В умовах, не сприятливих для існування, жива речовина перетворюється на стан анабіозу.

Специфіка живої речовини полягає в наступному:

1. Жива речовина біосфери характеризується величезною вільною енергією. У неорганічному світі за кількістю вільної енергії з живою речовиною можна порівняти лише недовговічні незастиглі лавові потоки.
2. Різка відмінність між живою та неживою речовиною біосфери спостерігається у швидкості перебігу хімічних реакцій: у живій речовині реакції йдуть у тисячі та мільйони разів швидше.
3. Відмінною особливістю живої речовини є те, що складові її індивідуальні хімічні сполуки – білки, ферменти тощо – стійкі лише в живих організмах (значною мірою це характерно і для мінеральних сполук, що входять до складу живої речовини).
4. Довільний рух живої речовини, значною мірою саморегульований. В. І. Вернадський виділяв дві специфічні форми руху живої речовини: а) пасивну, яка створюється розмноженням та властива як тваринам, так і рослинним організмам; б) активну, що здійснюється за рахунок спрямованого переміщення організмів (вона характерна для тварин та меншою мірою для рослин). Живому речовині також властиве прагнення заповнити собою весь можливий простір.
5. Жива речовина виявляє значно більшу морфологічну та хімічну різноманітність, ніж неживу. Крім того, на відміну від неживої абіогенної речовини, жива речовина не буває представлена ​​виключно рідкою або газовою фазою. Тіла організмів побудовані у всіх трьох фазових станах.
6. Жива речовина представлена ​​у біосфері як дисперсних тіл – індивідуальних організмів. Причому, будучи дисперсною, жива речовина ніколи не знаходиться на Землі у морфологічно чистій формі – у вигляді популяцій організмів одного виду: вона завжди представлена ​​біоценозами.
7. Жива речовина існує у формі безперервного чергування поколінь, завдяки чому сучасна жива речовина генетично пов'язана з живою речовиною минулих епох. При цьому характерною для живої речовини є наявність еволюційного процесу, тобто відтворення живої речовини відбувається не за типом абсолютного копіювання попередніх поколінь, а шляхом морфологічних та біохімічних змін.

Значення живої речовини

Робота живої речовини в біосфері досить різноманітна. За Вернадським, робота живої речовини в біосфері може виявлятися у двох основних формах:

а) хімічної (біохімічної) - І рід геологічної діяльності; б) механічної – ІІ рід транспортної діяльності.

Біогенна міграція атомів I роду проявляється у постійному обміні речовини між організмами та навколишнім середовищем у процесі побудови тіла організмів, перетравлення їжі. Біогенна міграція атомів II роду полягає в переміщенні речовини організмами в ході його життєдіяльності (при будівництві нір, гнізд, при заглибленні організмів у ґрунт), переміщенні живої речовини, а також пропускання неорганічних речовин через шлунковий тракт ґрунтоїдів, ілоєдів, фільтраторів.

Для розуміння тієї роботи, яку здійснює жива речовина в біосфері, дуже важливими є три основні положення, які В. І. Вернадський назвав біогеохімічними принципами:

1. Біогенна міграція атомів хімічних елементів у біосфері завжди прагне максимального прояву.
2. Еволюція видів у ході геологічного часу, що призводить до створення стійких у біосфері форм життя, йде у напрямі, що посилює біогенну міграцію атомів.
3. Жива речовина знаходиться в безперервному хімічному обміні з космічним середовищем, що його оточує, і створюється і підтримується на нашій планеті променистою енергією Сонця.

Виділяють п'ять основних функцій живої речовини:

1. Енергетична. Полягає в поглинанні сонячної енергії при фотосинтезі, а хімічної енергії – шляхом розкладання енергонасичених речовин та передачі енергії харчовим ланцюгом різнорідної живої речовини.
2. Концентраційна. Виборче накопичення під час життєдіяльності певних видів речовини. Виділяють два типи концентрацій хімічних елементів живою речовиною: а) масове підвищення концентрацій елементів у середовищі, насиченому цими елементами, наприклад, сірки та заліза багато в живій речовині в районах вулканізму; б) специфічну концентрацію тієї чи іншої елемента незалежно від середовища.
3. Деструктивна. Полягає в мінералізації необіогенної органічної речовини, розкладанні неживої неорганічної речовини, залученні речовин, що утворилися в біологічний кругообіг.
4. Середоутворююча. Перетворення фізико-хімічних параметрів середовища (переважно за рахунок необіогенної речовини).
5. Транспортна. Харчові взаємодії живої речовини призводять до переміщення величезних мас хімічних елементів і речовин проти тяжкості і в горизонтальному напрямку.

Жива речовина охоплює та перебудовує всі хімічні процеси біосфери. Жива речовина є найпотужнішою геологічною силою, що росте з ходом часу. Віддаючи належне пам'яті великого основоположника вчення про біосферу, наступне узагальнення А. І. Перельман запропонував назвати «законом Вернадського»:

«Міграція хімічних елементів на земній поверхні та в біосфері в цілому здійснюється або за безпосередньою участю живої речовини (біогенна міграція) або ж вона протікає в середовищі, геохімічні особливості якого (О 2 , СО 2 , H 2 S і т. д.) переважно обумовлені живою речовиною як тим, що нині населяє цю систему, і тим, що діяло Землі протягом всієї геологічної історії».

Примітки

Див. також

Література

• Про функції живої речовини у біосфері // Вісник РАН. 2003. Т. 73. № 3. С.232-238

Wikimedia Foundation. 2010 .

Дивитись що таке "Жива речовина" в інших словниках:

Сукупність у біосфері живих організмів, їх біомаси. Характеризується специфічним хімічним складом (переважають Н, С, N, 02, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ca), величезною біомасою (80 100 · 109 т сухої органічні речовини) та енергією. Екологічний словник

Сукупність живих організмів біосфери, чисельно виражена в елементарному хімічному складі, масі та енергії. Поняття введено В. І. Вернадським у його вченні про біосферу та роль живих організмів у кругообігу речовин та енергії в природі … Великий Енциклопедичний словник

Сукупність живих організмів біосфери, чисельно виражена в елементарному хімічному складі, масі та енергії. Поняття введено В. І. Вернадським у його вченні про біосферу та роль живих організмів у кругообігу речовин та енергії в природі. * * *… … Енциклопедичний словник

1) сукупність живих організмів біосфери, чисельно виражена в елементарному хімічному складі, масі та енергії. Термін введений В. І. Вернадським. Ж. ст. пов'язане з біосферою матеріально та енергетично за допомогою… … Велика Радянська Енциклопедія

Сукупність живих організмів біосфери, чисельно виражена в елементарному хімічному. складі, масі та енергії. Поняття введено В. І. Вернадським у його вченні про біосферу та роль живих організмів у кругообігу та енергії в природі … Природознавство. Енциклопедичний словник

Жива речовина- у концепції В. І. Вернадського сукупність живих організмів біосфери (рослин, тварин, комах та ін., включаючи людство), чисельно виражена в елементарному хімічному складі, масі та енергії. Початки сучасного природознавства

жива речовина- 1. Сукупність живих організмів біосфери, які мають упорядкований обмін речовин. 2. Складний молекулярний агрегат із керуючою системою, що містить механізм передачі спадкової інформації. E. Living substance D. Lebendiger Stoff, … Тлумачний уфологічний словник з еквівалентами англійською та німецькою мовами

За В. І. Вернадським (1940), сукупність організмів одного і того ж виду (видова однорідна жива речовина) або раси (расова однорідна жива речовина). Екологічний енциклопедичний словник. Кишинів: Головна редакція Молдавської радянської... Екологічний словник

Жива речовина біосфери, її характеристика

В.І.Вернадський писав: «На земній поверхні немає хімічної сили, що більш постійно діє, а тому і більш могутньої за своїми кінцевими наслідками, ніж живі організми, разом узяті».

Вчення про живу речовину є однією з центральних ланок концепції біосфери. Досліджуючи процеси міграції атомів у біосфері, В.І. Вернадський підійшов до питання про генезу (походження, виникнення) хімічних елементів у земній корі, а потім і до необхідності пояснити стійкість сполук, з яких складаються організми. Аналізуючи проблему міграції атомів, він дійшов висновку, що «ніде немає органічні сполуки, незалежні від живої речовини». «Під ім'ям живої речовини, - писав В. І. Вернадський в 1919 році, - я матиму на увазі всю сукупність всіх організмів, рослинності та тварин, у тому числі й людини. З геохімічної точки зору ця сукупність організмів має значення лише тією масою речовини, яка її складає, її хімічним складом та пов'язаною з нею енергією. Очевидно, тільки з цього погляду має значення жива речовина і для ґрунту, оскільки, оскільки ми маємо справу з хімією ґрунтів, ми маємо справу з окремим проявом загальних геохімічних процесів».

Таким чином, жива речовина – сукупність живих організмів біосфери, чисельно виражена в елементарному хімічному складі, масі та енергії.

причин. По-перше, людство не виробником, а споживачем біогеохімічної енергії. Така теза вимагала перегляду геохімічних функцій живої речовини у біосфері. По-друге, маса людства, виходячи з даних демографії, не є постійною кількістю живої речовини. І, по-третє, його геохімічні функції характеризуються не масою, а виробничою діяльністю. Характер засвоєння людством біогеохімічної енергії визначаються розумом людини. З одного боку, людина - це кульмінація несвідомої еволюції, «продукт» спонтанної діяльності природи, з другого - основоположник нового, розумно спрямованого етапу самої еволюції.

Які ж характерні риси притаманні живій речовині? Насамперед це величезна вільна енергія . У процесі еволюції видів біогенна міграція атомів, тобто. енергія живої речовини біосфери, збільшилася у багато разів, і продовжує зростати, бо жива речовина переробляє енергію сонячних випромінювань, атомну енергію радіоактивного розпаду та космічну енергію розсіяних елементів, що надходять з нашої Галактики. Живому речовині властива також висока швидкість протікання хімічних реакцій в порівнянні з речовиною неживою, де схожі процеси йдуть у тисячі та мільйони разів повільніше. Наприклад, деякі гусениці на добу можуть переробити їжі в 200 разів більше, ніж важать самі, а одна синиця за день з'їдає стільки гусениць, скільки сама важить.

Для живої речовини характерно те, що складові його хімічні сполуки, найголовнішими з яких є білки, стійкі лише живих організмах . Після завершення процесу життєдіяльності вихідні живі органічні речовини розкладаються до складових хімічних частин.

Жива речовина існує на планеті у формі безперервного чергування поколінь, завдяки чому новостворене, воно генетично пов'язане з живою речовиною минулих епох. Це – головна структурна одиниця біосфери, що визначає всі інші процеси поверхні земної кори. Для живої речовини характерно наявність еволюційного процесу . Генетична інформація будь-якого організму зашифрована у кожній його клітині. При цьому цим клітинам спочатку призначено бути самими собою, крім яйцеклітини, з якої розвивається цілий організм.

В.І.Вернадський зазначав, що живі організми планети - це найбільш постійно діюча і могутня за своїми кінцевими наслідками хімічна сила. Він вказував, що жива речовина невіддільна від біосфери, є її функцією і водночас «одною з наймогутніших геохімічних сил нашої планети». Кругообіг окремих речовин В.І.Вернадський назвав біогеохімічними циклами. Ці цикли та кругообіг забезпечують найважливіші функції живої речовини в цілому. Вчений виділив п'ять таких функцій.

Газова функція. Здійснюється зеленими рослинами, що виділяють кисень у процесі фотосинтезу, а також усіма рослинами та тваринами, що виділяють вуглекислий газ внаслідок дихання. Відбувається також кругообіг азоту, пов'язаного з діяльністю мікроорганізмів. В.І.Вернадський писав, що всі гази, що утворюються в біосфері, тісно пов'язані своїм походженням з живою речовиною, завжди біогенні і змінюються головним чином біогенним шляхом.

Концентраційна функція. Виявляється у здатності живих організмів накопичувати у своїх тілах багато хімічних елементів (першому місці стоїть вуглець, серед металів – кальцій). Здатність концентрувати елементи з розбавлених розчинів – характерна риса живої речовини. Наприклад, морські організми активно накопичують мікроелементи, важкі метали (ртуть, свинець, миш'як), радіоактивні елементи.

В.І.Вернадський розрізняв:

1. Концентраційні функції роду I, коли живою речовиною концентруються з навколишнього середовища ті хімічні елементи, які містяться у всіх без винятку організмах (Н, С, N, O, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Fe).

2. Концентраційні функції II роду, коли спостерігається накопичення хімічних елементів, які у живих організмах не зустрічаються, чи можуть зустрічатися у дуже малих кількостях. Наприклад, голотурії здатні накопичувати ванадій. Дощові черв'яки можуть накопичувати цинк, мідь, свинець та кадмій у своїх тканинах. Водорості роду ламінарію накопичують у собі йод.

Окисно-відновна функція. Виражається у хімічних перетвореннях речовин у процесі життєдіяльності організмів. Внаслідок цього утворюються солі, оксиди, нові речовини. З цією функцією пов'язано формування залізних та марганцевих руд, вапняків тощо.

Біохімічна функція.Визначається як розмноження, зростання та переміщення у просторі живої речовини. Все це призводить до кругообігу хімічних елементів у природі, їх біогенної міграції.

В.І.Вернадський виділяв першу біохімічну функцію, яка пов'язана з харчуванням, диханням і розмноженням організмів і другу біохімічну функцію, яка пов'язана з руйнуванням тіл живих організмів після їх смерті. При цьому відбувається низка біохімічних перетворень: живе тіло – біокосне – відстале.

Функція біогеохімічної діяльності. Пов'язана з біогенною міграцією атомів, що багаторазово посилюється під впливом господарської діяльності людини та її розуму. Людина в ході своєї господарської діяльності розробляє та використовує для своїх потреб велику кількість речовин земної кори, у т.ч. таких як вугілля, газ, нафта, торф, сланці, багато руд. Одночасно відбувається атропогенне надходження у біосферу чужорідних речовин у кількостях, що перевищують допустиме значення. Це призвело до кризового протистояння людини і природи. Головною причиною екологічної кризи, що насувається, вважається технократична концепція, що розглядає біосферу, з одного боку, як джерело фізичних ресурсів, з іншого - як стічні труби для видалення відходів.

В даний час світове господарство щорічно викидає в атмосферу

 понад 250 млн тонн дрібнодисперсних аерозолів,

 200 млн тонн оксиду вуглецю,

 150 млн тонн діоксиду сірки,

 120 млн тонн золи,

 понад 50 млн тонн вуглеводнів,

 2,5 млрд (!) Тонн оксидів азоту.

Природний кругообіг атомів в атмосфері просто не встигає за техногенними викидами. Тільки за рахунок спалювання вугілля в енергетичних установках у навколишнє середовище надходить миш'яку, урану, кадмію, берилію в десятки разів, а ртуті - у тисячі разів більше, ніж залучається до природного біохімічного кругообігу.

В.І. Вернадський класифікував живу речовину на однорідне і неоднорідне . Перше у його поданні - це родова, видова речовина тощо, а друга представлена ​​закономірними сумішами живих речовин. Це ліс, болото, степ, тобто. біоценоз. Характеризувати живу речовину вчений пропонував на основі таких кількісних показників, як хімічний склад, середня вага організмів та середня швидкість заселення ними поверхні Земної кулі.

Вернадський наводить середні цифри швидкості «передачі життя біосфері». Час захоплення даним видом усієї поверхні нашої планети у різних організмів може бути виражений наступними цифрами (добу):

Бактерія холери ( Vibrio cholerae) 1,25

Інфузорія ( Lekconhrys patula) 10,6 (максимум)

Діатомові ( Nittschia putrida) 16,8 (максимум)

Зелений планктон 166-183 (середнє)

Комахи ( Musca domestica) 366

Риби ( Pleurettes platessa) 2159 (максимум)

Квіткові рослини ( Trifolium repens) 4076

Птахи (кури) 5600-6100

Ссавці: щури 2800

дика свиня 37600

слон індійський 376000.

Життя на нашій планеті існує в неклітинній та клітинній формах.

Неклітинна форма живої речовини представлена ​​вірусами, які позбавлені подразливості та власного синтезу білка. Найпростіші віруси складаються лише з білкової оболонки та молекули ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) або РНК (рибонуклеїнова кислота), що становить серцевину вірусу. Іноді віруси виділяють у особливе царство живої природи – Vira. Вони можуть розмножуватися лише всередині певних живих клітин. Віруси повсюдно розвинені у природі і є небезпечним супротивником всього живого. Поселяючись у клітинах живих організмів, вони викликають їхню смерть. Описано близько 500 вірусів, що вражають теплокровних хребетних та близько 300 вірусів, що нападають на вищі рослини. Більше половини хвороб людини зобов'язані своїм розвитком найдрібнішим вірусам (вони у 100 разів дрібніші за бактерії). Достатньо назвати кілька страшних хвороб, що викликаються вірусами, щоб усвідомити загрозу цих дрібних істот. Це поліомієліт, віспа, грип, інфекційний гепатит, жовта лихоманка та ін.

Клітинні форми життя представлені прокаріотами (організми, які не мають обмеженого мембраною ядра) та еукаріотами (клітини яких містять оформлені ядра). До прокаріотів належать різні бактерії. Еукаріоти - це всі вищі тварини та рослини, а також одноклітинні та багатоклітинні водорості, гриби та найпростіші.

Жива речовина грає величезну роль розвитку нашої планети. Такого висновку дійшов російський учений В. І. Вернадський, дослідивши склад і еволюцію земної кори. Він довів, що отримані дані неможливо пояснити лише геологічними причинами, без урахування ролі живої речовини в геохімічної міграції атомів.

Починаючи з моменту зародження, життя постійно розвивається і ускладнюється, впливаючи на навколишнє середовище, змінюючи його. Таким чином, еволюція біосфери протікає паралельно з історичним розвитком органічного життя.

Час життя Землі вимірюється приблизно 6–7 мільярдами років. Можливо, що примітивні форми життя виникли ще раніше. Але перші сліди свого перебування вони залишили 2,5–3 млрд. років тому. З цього часу відбулися докорінні зміни поверхні планети та сформувалося до 5 млн видів тварин, рослин та мікроорганізмів. На Землі виникла жива речовина, що помітно відрізняється від неживої матерії.

Розвиток життя призвів до появи нової загальнопланетної структурної оболонки біосфери, тісно взаємопов'язаної єдиної системи геологічних та біологічних тіл та процесів перетворення енергії та речовини.

Біосфера - як сфера поширення життя, а й результат його діяльності.

Особливе місце серед живих організмів зайняли рослини, тому що вони мають здатність до фотосинтезу. Вони продукують практично всю органічну речовину на планеті (рослин налічується майже 300 тис. видів).

Функції живої речовини

В. І. Вернадський дав уявлення про основні біогеохімічні функції живої речовини:

1. Енергетична функціяпов'язана із запасанням енергії в процесі фотосинтезу, передачею її по ланцюгах живлення, розсіюванням.

Ця функція – одна з найважливіших. В її основі лежить процес фотосинтезу, внаслідок якого відбувається акумуляція сонячної енергії та її подальший перерозподіл між компонентами біосфери.

Біосферу можна порівняти з величезною машиною, робота якої залежить від одного вирішального фактора - енергії: якби не було, все негайно зупинилося б.
У біосфері роль основного джерела енергії відіграє сонячне проміння.

Біосфера акумулює енергію, що надходить із Космосу на нашу планету.

Живі організми не просто залежать від променистої енергії Сонця, вони виступають як гігантський акумулятор (накопичувач) та унікальний трансформатор (перетворювач) цієї енергії.

Це відбувається в такий спосіб. Рослини-автотрофи (і мікроорганізми-хемотрофи) утворюють органічну речовину. Всі інші організми планети – гетеротрофи. Вони використовують створену органічну речовину в їжу, що призводить до виникнення складних послідовностей синтезу та розпаду органічних речовин. Це і є основою біологічного круговоротухімічних елементів у біосфері.

Стало бути, живі організми є найважливіша біохімічна сила, що перетворює земну кору.

Міграція та поділ хімічних елементів на земній поверхні, у ґрунті, в осадових породах, атмосфері та гідросфері здійснюються за безпосередньої участі живої речовини. Тому в геологічному розрізі жива речовина, атмосфера, гідросфера та літосфера- це взаємопов'язані частиниєдиної планетарної оболонки, що безперервно розвивається, - біосфери.

2. Газова функція - здатність змінювати і підтримувати певний газовий склад довкілля та атмосфери в цілому.

Переважна маса газів планети має біогенне походження.

Приклад:

Кисень атмосфери накопичено за рахунок фотосинтезу.

3. Концентраційна функція- Здатність організмів концентрувати у своєму тілі розсіяні хімічні елементи, підвищуючи їх вміст у порівнянні з навколишнім організмом середовищем на кілька порядків.

Організми накопичують у своїх тілах багато хімічних елементів.

Приклад:

Серед них на першому місці стоїть вуглець. Вміст вуглецю у вугіллі за рівнем концентрації у тисячі разів більше, ніж у середньому для земної кори. Нафта - концентратор вуглецю та водню, оскільки має біогенне походження. Серед металів з концентрації перше місце посідає кальцій. Цілі гірські хребти складені залишками тварин із вапняним скелетом. Концентраторами кремнію є діатомові водорості, радіолярії та деякі губки, йоду – водорості ламінарії, заліза та марганцю – особливі бактерії. Хребетними тваринами накопичується фосфор, зосереджуючись у кістках.

Результат концентраційної діяльності – поклади горючих копалин, вапняки, рудні родовища тощо.

4. Окисно-відновна функціяпов'язана з інтенсифікацією під впливом живої речовини процесів як окислення завдяки збагаченню середовища киснем, так і відновлення насамперед у випадках, коли йде розкладання органічних речовин при дефіциті кисню.

Приклад:

Відновлювальні процеси зазвичай супроводжуються утворенням та накопиченням сірководню, а також метану. Це, зокрема, робить практично неживими глибинні шари боліт, а також значні придонні товщі води (наприклад, у Чорному морі).

Підземні горючі гази є продуктами розкладання органічних речовин рослинного походження, похованих раніше осадових товщах.