1.4.1. Роль живого вещества в создании биосферы

Живое вещество появилось на планете около 3 млрд лет назад.

На протяжении протерозоя под воздействием развивающегося живого вещества принципиально изменился обмен между наружными оболочками планеты и составом газовой и водной оболочек.

Перестройка состава газовой оболочки Земли была совершена в итоге жизнедеятельности простейших, населяющих тонкий поверхностный слой океана, в котором сосредоточена основная часть живого вещества Мирового океана. Причем, основная часть массы планктона приходится на пер-вые 100 м глубины.

Общая живая биомасса океана составляет около 29,10⁹т, в том числе 21,219⁹- зоопланктон и 0,910⁹т - фитопланктон [8].

Фитопланктон Мирового океана ежегодно поглощает из атмосферы 82,710⁹т углекислого газа и выделяет 60,210⁹т кислорода.

Несмотря на благоприятные условия, жизнедеятельность организмов моря имеет предел, который обусловлен низкой концентрацией многих необходимых элементов. Возможно по этой причине примерно 400 млн лет назад живое вещество начало активно осваивать сушу. С этого момента геохимия географической оболочки приобрела современные черты. В настоящее время поглощение CО₂и выделение О₂на суше происходит в 4 раза быстрее, чем в океане.

Образование живого вещества суши существенно изменило миграцию химических элементов в системе «суша - океан».

Наземная растительность не только обеспечивает планетарный кругооборот кислорода и углекислого газа, но также играет роль геохимического фильтра, через который проходит вся масса химических элементов, вовлекаемых в миграцию с водным стоком. Масштабы деятельности живого вещества на суше значительно больше, чем в пределах океана.

И, тем не менее, традиционные представления об эфемерности и ничтожности жизни долго господствовали над научной мыслью.

И действительно, если массу литосферы и гидросферы принять за 100%, то первая составляет примерно 95%, вторая - около 5%, атмосфера - немногим более 0,01%, а суммарная масса живых организмов - несколько миллионов долей процента.

Однако оказалось, что живые организмы, несмотря на незначительную массу, являются мощным фактором геохимической эволюции наружной части нашей планеты, что было отмечено великим русским ученым В. И. Вернадским (рис. 1.6).

В начале 20-х гг. XX в. он сформулировал представление о живом веществе как о совокупности живых организмов, выраженной массой и химическим составом.

Это открыло возможность для сопоставления живых организмов (преимущественно биоты) с другими компонентами природы - горными породами, водами, атмосферным воздухом и др. Концентрацию химических соединений, потребляемых живыми организмами, В. И. Вернадский назвал биогенами.

Рис. 1.6.

Живое вещество в основном состоит из элементов, образующих газовую и водную оболочки планеты, 98,5% массы живого вещества составляют кислород, углерод и водород.

Вывод о роли живого вещества в развитии нашей планеты является главным в учении о биосфере и назван А. И. Перельманом законом Вернадского.

С биосферой связано выполнение наиболее важной функции живого вещества - биологической продуктивности, т. е. создание биомассы, первичной и вторичной биогенной продукции (рис. 1.7).

Общая биомасса растений и животных Земли составляет 1843 млдр т, а ежегодная биопродуктивность - 174 млрд т. Причем почти вся ежегодная продукция биомассы разру-шается и только 0,8 % (1,4 млрд т) захоранивается в осадках.

Деятельностью живого вещества в значительной мере определяется современное геохимическое состояние географической оболочки, а также функционирование глобального механизма газообмена.

Рис. 1.7. Экосистемы биосферы и распределение в них валовой первичной продукции