45. РАСПРОСТРАНЕНИЕ И РОЛЬ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА В БИОСФЕРЕ

• Что такое биомасса?
• Как распределяется живое вещество в биосфере?

Распространение живого вещества в биосфере. В пределах биосферы живое вещество распределено очень неравномерно. В верхних слоях атмосферы, в глубинах океана, в многокилометровой толще литосферы живые организмы встречаются редко. Основная жизнь сосредоточена на поверхности Земли, в верхних слоях морей и океанов, в почве.

Биомасса на земном шаре увеличивается от полюсов к экватору, что связано в первую очередь с климатическими факторами. Места наибольшей концентрации жизни на планете — это тропические леса (рис. 156), дельты рек в районах с жарким климатом, мелководные зоны морей, коралловые рифы (рис. 157). Эти экосистемы оптимально обеспечены теплом и влагой, и в них обитает огромное количество всевозможных видов организмов. Говоря научным языком, это экосистемы с максимальным видовым разнообразием.

Биомасса организмов, живущих на поверхности Земли, на 99,2% представлена растениями и лишь на 0,8% — животными, грибами и микроорганизмами. Качественно иная картина получается при рассмотрении живого вещества, обитающего в водной среде: на долю растений и микроорганизмов в Мировом океане приходится лишь 6,3% биомассы, а 93,7% обеспечивают животные. Видовое разнообразие биосферы имеет интересную особенность: 96% видов животных — это беспозвоночные, 4% — позвоночные, из которых лишь десятая часть — млекопитающие, т. е. в биосфере преобладают более примитивно устроенные формы.

Несмотря на относительно небольшую общую массу по сравнению с массой всей планеты, живые организмы играют ведущую роль в геохимических процессах, обеспечивая круговорот веществ в природе. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4-3,6*1012 т (в сухом весе), что составляет менее 10~6 от массы всей Земли. Но, как писал В. И. Вернадский, это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты ».

Роль живого вещества в биосфере. Биосферу можно рассматривать как огромную, охватывающую весь земной шар единую экосистему. В отличие от обычных экосистем, она обменивается с окружающей средой (внеземным пространством) только энергией, но не веществом. Отдельные метеориты и космическая пыль принципиальной роли в жизни биосферы не играют. Однако живое вещество биосферы является мощнейшим геологическим фактором, ведущей силой развития нашей планеты. С его помощью происходит постоянный круговорот вещества и энергии, в ходе которого большинство химических элементов неоднократно проходит через живые организмы. В учении о биосфере В. И. Вернадский основное внимание уделял именно роли живого вещества в биосфере. Учёный писал: «Живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, её определяющей». Действительно, живые организмы не только испытывают влияние со стороны окружающей их среды, но и сами активно влияют на среду своего обитания. В результате их жизнедеятельности физические и химические свойства среды (газовый состав воздуха и воды, структура и свойства почвы и даже климат местности) могут заметно меняться.

Самый простой и видимый невооружённым глазом способ влияния живых организмов на окружающую среду — это механическое воздействие (рис. 158).

Роя норы, прокладывая подземные ходы, животные изменяют свойства грунта. Лишайники, грибы и бактерии активно участвуют в разрушении горных пород. Их работу поддерживают растения, чьи корневые системы прорастают в мельчайшие трещины. Под действием корней высших растений укрепляется плодородный слой почвы, он становится более защищённым от разрушения водой или ветром.

Многие организмы, живущие в воде, по типу питания являются фильтраторами. Пропуская через себя воду, они непрерывно отцеживают из неё органические частицы, мелкие организмы планктона. Выполняя работу биологических фильтров, эти организмы постоянно очищают природные воды.

Однако механическое воздействие организмов на биосферу не идёт ни в какое сравнение с их участием в физико-химических процессах. Так, например, многие газы, присутствующие в свободном виде в атмосфере и в связанном — в литосфере и гидросфере, имеют биогенное происхождение. Практически весь кислород в атмосфере был создан растениями.

Поглощая и испаряя воду, растения оказывают влияние на водный режим их местообитаний. Они увлажняют воздух, смягчают суточные колебания температуры и влажности, уменьшают порывы ветра, воздействуют на структуру и химический состав почв. Под пологом растительности формируется определённый микроклимат, комфортный для обитающих здесь организмов.

Организмы способны перемещать огромные массы различных веществ. Благодаря силе земного притяжения движение неживого вещества на Земле происходит в основном только сверху вниз: так падают водопады, текут реки, сходят лавины. А вот живые организмы могут осуществлять обратные перемещения — снизу вверх. Растения поднимают снизу вверх из почвенного раствора в корни, стебли и листья воду и растворённые в ней вещества. Стаи морских рыб мигрируют на нерест вверх по рекам, перемещая против течения большие количества живого органического вещества (рис. 159). Но организмы способны перемещать вещества не только вопреки закону гравитации, но и против градиента концентрации! Многие организмы могут избирательно поглощать и накапливать различные химические элементы в виде органических и неорганических соединений, при этом потребляя их из мест со значительно меньшей концентрацией, чем в самом организме. Например, хвощи аккумулируют из окружающей среды кремний, губки и некоторые водоросли — йод. В результате деятельности различных бактерий образованы многие месторождения серы, железных и марганцевых руд. Из тел ископаемых растений и планктонных организмов сформировались залежи каменного угля и запасы нефти. Скелеты мелких планктонных водорослей и раковинок морских простейших сложились в гигантские толщи известняковых пород.

Состав и плодородие почв тоже зависят от жизнедеятельности организмов. Бактерии, грибы, простейшие, почвенные клещи, дождевые черви, насекомые и их личинки, а также многие другие животные преобразуют в гумус животные и растительные остатки, перемешивают его с минеральными частицами, тем самым формируя почвенную структуру. Особая роль в биосфере принадлежит микроорганизмам. Не будь их, круговорот вещества и энергии не смог бы осуществляться и поверхность планеты была бы покрыта толстым слоем растительных остатков и трупов животных.

Запомнить: распространение живого вещества в биосфере; роль живого у вещества в биосфере.

В пределах биосферы живое вещество распределено очень неравномерно. Основная жизнь сосредоточена на поверхности Земли, в верхних слоях морей и океанов, в почве. Биомасса увеличивается от полюсов к экватору, что связано в первую очередь с климатическими факторами. Места наибольшей концентрации жизни на планете — это экосистемы, оптимально обеспеченные теплом и влагой. Живое вещество биосферы является мощным геологическим фактором нашей планеты. С его помощью происходит постоянный круговорот вещества и энергии, в ходе которого большинство химических элементов неоднократно проходит через живые организмы.

Думай, делай выводы, действуй

Проверь свои знания

1. Что такое живое вещество?
2. Как распределяется биомасса в пределах биосферы?
3. Какова масса живого вещества планеты, насколько она соизмерима с массой других оболочек Земли?
4. Какова роль живого вещества в природе?

Выполни задания

1. Приведите примеры механического воздействия живых организмов на окружающую среду.
2. Расскажите, как осуществляется газовая функция живого вещества в биосфере.

Обсуди с товарищем

Как живые организмы перемещают огромные массы различных веществ?

Выскажи мнение

Согласны ли вы с тем, что микроорганизмам в биосфере принадлежит особая роль? В чём заключается эта роль?

Гумус — лёгкая пористая часть почвы бурого или коричневого цвета, содержащая вещества, необходимые для питания растений.