Стабильность и целость биосферы

Основные вещества биосферы

Биосфера является самой крупной иерархической структурой в организации живой материи и представляет главный предмет исследования экологии. Другими словами биосфера — область существования живой материина планете Земля.

Впервые термин биосфера был предложен в 1875 г. отцом современной геологии Эдуардом Зюссом в его знаменитой книге «Лик Земли». Сферический пласт живой материи также называют биостромой, в переводе с греческого языка — «ковер жизни». Сиюминутное относительное постоянство структурных единиц биосферы таит в себе огромное разнообразие непрерывно протекающих процессов, связанных с преобразованием вещества и энергии.

Одним общим объединяющим свойством, характеризующим состояние структурных компонентов биосферы (атмосфера, гидросфера и литосфера), находящихся в тесной взаимосвязи является их динамизм.

В.И. Вернадский в фундаментальной книге «Биосфера» (1926), впервые вводя понятие живое вещество, отмечал не только целостность живой материи как объекта исследования, ее монолитность, но и подчеркивал, что совокупная деятельность живых организмов проявляется как мощный фактор планетарного масштаба. В этой книге впервые было сказано о реальных границах биосферы. «Пределы биосферы обусловлены, прежде всего, полем существования жизни», той окружающей средой, куда организмы не только временно проникают, а также где питаются и размножаются. Теперь общепринятыми считаются следующие границы биосферы: это нижняя часть атмосферы, вся гидросфера и верхняя часть литосферы Земли, населенные живыми организмами (Реймерс, Яблоков, 1982).

По определению Ю. Одума (1986), биосфера — «самообеспечивающаяся» биологическая система, которая включает все живые организмы, взаимодействующие друг с другом, с физической средой Земли и «находящиеся в состоянии устойчивого равновесия».

Биосфера не только населена живыми организмами, но и постоянно ими преобразуется, поэтому можно считать, что она является продуктом жизнедеятельности всех организмов. Кроме живого вещества В. И. Вернадский рассматривал еще несколько групп веществ биосферы:

• * биогенные вещества — органические и минеральные соединения, создаваемые и перерабатываемые организмами, необходимые для поддержания жизни; биогенные вещества могут входить в состав тел или выделяться в окружающую среду, к ним также относятся продукты «былых биосфер» (нефть, газ, уголь, известняки и др.);
• * косные вещества образуются в результате геологических процессов, без участия организмов, например горные породы и минералы;
• * биокосные вещества создаются одновременно при участии живых организмов и в результате геохимических процессов, например почвы и природные воды.

По своему функциональному значению для биосферы можно выделить еще несколько групп веществ:

• * природные вещества — это химические соединения или элементы, возникающие в ходе спонтанно идущих химических, физических процессов и естественно входящие в природный круговорот веществ;
• * органические вещества — это природные соединения углерода с другими химическими элементами, входящие в состав биомассы всех форм организмов; основным первоисточником являются растения и фото-, хемосинтезирующие бактерии;
• * биологически активные вещества — любые вещества, стимулирующие или подавляющие процессы жизнедеятельности, в том числе регенерацию и рост организмов; к ним относятся: фитогормоны, стероиды, витамины, ферменты, пестициды и др.

В связи с загрязнением окружающей среды продуктами и отходами хозяйственной деятельности человека, различают антропогенные и вредные вещества:

• * антропогенные вещества — это химические соединения, включенные в земные сферы вследствие деятельности человека; различают вещества, входящие в естественный круговорот, и искусственные соединения, чужеродные природе — ксенобиотики; искусственные соединения либо очень медленно разлагаются, либо накапливаются в живых организмах различных звеньев трофической цепи (процесс биоаккумуляции);
• * вредные вещества — особая группа токсичных веществ, которые при контакте с живыми организмами, в том числе с организмом человека, оказывают отрицательное влияние на их жизнеспособность и функционирование (нарушения в росте, развитии, плодовитости и др.).

Таким образом, биосфера — самая крупная (глобальная) биосистема Земли. Вся совокупность организмов, населяющих нашу планету, тесным образом связана с разнообразными химическими соединениями и элементами, сосредоточенными в атмосфере, гидросфере и литосфере. В. И. Вернадский подчеркивал «организованное единство всего живого и минеральных элементов».