 |
Постоянство биомассы живого вещества
|
|
|
|
Количество биомассы живого вещества приобретает тенденцию к определенному постоянству. Это достигается тем, что в природе есть противоположная направленность процессов.
Важнейшим звеном биохимического круговорота является фотосинтез — мощный естественный процесс, вовлекающий ежегодно в круговорот огромные массы вещества биосферы и определяющий ее высокий кислородный потенциал. Этот процесс выступает как регулятор основных геохимических процессов в биосфере и как фактор, определяющий наличие свободной энергии верхних оболочек земного шара. За счет углекислоты и воды синтезируется органическое вещество и выделяется свободный кислород. Фотосинтез происходит на всей поверхности Земли и создает огромный геохимический фактор, который может быть выражен количеством массы углерода, ежегодно вовлекаемой в построение органического живого вещества всей биосферы. Продуктивность планетарного фотосинтеза может быть выражена в количестве масс углекислоты и воды, потребляемых всеми растениями земного шара в течение года. Учитывая то, что воды мирового океана прошли через биогенный цикл, связанный с фотосинтезом, не менее 300 раз, сво-
326
бодный кислород атмосферы обновлялся не менее одного миллиона раз.
При гибели организма происходит обратный процесс — разложение органического вещества путем окисления, гниения и т.п. с образованием продуктов разложения.
Напряженность жизни выражается в росте и размножении организмов. За все время развития биосферы энергия Солнца превращалась в биохимическую энергию размножения живых организмов. При этом поглощенная энергия разделялась на два компонента:
■ компонент роста, приводящий к определенной массе данного тела, и
|
|
|
■ компонент размножения, определяющий увеличение числа организмов данного вида.
Смена организмов за единицу времени дает представление о скорости размножения.
Функции живого вещества в биосфере
Земли
Функции живого вещества в атмосфере Земли довольно разнообразны. В.И. Вернадский выделял пять таких функций:
1. Газовая функция. Осуществляется зелеными растениями. Для синтеза органических веществ растения используют углекислый газ, выделяя при этом в атмосферу кислород. Весь остальной органический мир использует кислород с процессе дыхания и пополняет при этом запасы углекислого газа в атмосфере. По мере увеличения биомассы зеленых растений изменяется газовый состав атмосферы: снижается содержание углекислого газа и увеличивается концентрация кислорода. Таким образом, живое вещество качественно изменило состав атмосферы — геологической оболочки Земли.
2. С газовой функцией тесно связана окислительно-восстановительная функция. В процессе своей жизнедеятельности и после своей гибели организмы, обитающие в разных водоемах, регулируют кислородный режим и тем самым создают условия, благоприятные для растворения ряда металлов, что приводит к образованию осадочных пород.
3. Концентрационная функция проявляется в способности живых организмов накапливать различные химические элементы, например, в таких растениях-накопителях, как осока, хвощ, содержится много кремния. Благодаря осуществлению концентрационной функции живые организмы создали многие осадочные породы: залежи мела, известняка и т.п.
4. Биохимическая функция связана с ростом, размножением и перемещением живых организмов в пространстве. Размножение приводит к быстрому распространению живых организмов и расползанию живого вещества в разные географические области.
|
|
|
5. Биохимическая деятельность охватывает все возрастающее количество вещества земной коры для нужд промышленности, транспорта, сельского хозяйства и бытовых потребностей человека.
ФАКТОРЫ, СВИДЕТЕЛЬСТВУЮЩИЕ
В ПОЛЬЗУ ЗЕМНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
ЖИЗНИ
1. Первый и важнейший аргумент в пользу гипотезы о земном происхождении жизни на нашей планете дало изучение оптических свойств живого вещества, начатое Пастером. Оказалось, что в отличие от неживого вещества, живое или продукты его жизнедеятельности всегда оптически активны. Еще в прошлом веке Л. Пастер и П. Кюри экспериментально открыли тот факт, что аминокислоты и белки, входящие в состав живых организмов, являются «левыми», т.е. отличаются оптическими свойствами. Объяснить происхождение «левизны» живой природы он пытался асимметрией, глобальной анизотропией пространства. Пастер говорил, что это единственная, четко разграничивающая линия, которую в настоящее время можно провести между живой и неживой природой. Одно из возможных следствий этого открытия — возможность нового осмысления молекулярного аспекта проблемы происхождения жизни.
2. Второе доказательство в пользу земного происхождения жизни — существования на Земле генетического кода, — единого для всего живого. Единый алфавит из 4 букв
328
4 нуклеинов и еще 20 аминокислот — это, вероятно, следствие некоторого процесса естественного отбора, сохранившего на Земле наиболее устойчивую, наиболее приспособленную к нашим условиям форму передачи наследственной информации — наследственной памяти, которая кодируется нуклеиновыми кислотами. 3. Третий аргумент в пользу земного происхождения жизни — оценка Вернадским количества живого вещества, которое на протяжении всей истории земной жизни остается постоянным.
Таким образом, в процессе развития материального мира на одной из планет Солнечной системы — Земле вспыхнула жизнь. На этой планете сложились условия, благодаря которым физико-химические процессы могли привести эволюцию биологических молекул в такое русло, которое допускает их превращение в живое вещество. Появление на поверхности Земли живого вещества качественно изменило характер ее эволюции. Луна и Земля — практически ровесники, но на поверхности Луны за 3,5 млрд лет практически мало что изменилось (кратеров стало больше).
|
|
|
История земной оболочки другая. Под действием живого вещества, способного использовать энергию Солнца, начала изменяться внешняя оболочка коренных пород — стали образовываться новые формы, которых нет на Луне. Граниты, песчаники — все это следствия совместной работы земной биогеохимической лаборатории. С развитием процесса изменения литосферы, атмосферы и океана стремительно развивалась сама жизнь, множились и усложнялись ее формы. Нынешний состав атмосферы, содержание в ней кислорода установились на ранних стадиях истории Земли.
Динозавры и млекопитающие возникли на Земле практически одновременно. Проблема гибели динозавров — одна из наиболее волнующих тайн природы.
Возникновение разума — столь же загадочная перестройка процессов развития, как и возникновение жизни. Мозг человека и мозг животного состоит из одних и тех же нейронов. Понять роль и возможности разума, целенаправленно использующего механизмы самоорганизации — задача, стоящая перед человечеством.
КОСМОПЛАНЕТАРНЫЙ ХАРАКТЕР БИОСФЕРЫ
Одной из кардинальных проблем современной науки является проблема происхождения земной жизни, ее связи с космосом, что предполагает обсуждение масштабов распространения живого вещества во Вселенной, в том числе и разумной его формы в виде космических цивилизаций.
Условия появления жизни на Земле определили ее развитие в качестве целого, т.е. в виде биосферы, единого монолита живого вещества, организованность которого определяется преобразованием космической энергии и связанными с этим космопланетарными биохимическими функциями. Это значит, что эволюция биосферы зависит от совокупности чисто земных и космических явлений. Так как в ходе эволюции биосферы появился человек, то он как часть биосферы и должен рассматриваться в определенном смысле в качестве космоплане-тарного феномена.
В науке установлено, что жизнь представляет собой непрерывный обмен веществ, который конкретно выражается во взаимодействии синтеза и распада органических веществ. Вопрос о начале жизни связан в определенном аспекте с физико-химическим детерминизмом, с химической самоорганизацией материи: живые организмы возникли в результате появления особых физико-химических условий и законов из молекул с определенными свойствами. И везде, где имеются соответствующие условия в космосе, может возникнуть жизнь, о чем говорит разработанная в настоящее время теория самоорганизации систем.
|
|
|
