Типы веществ, слагающих биосферу по В. И. Вернадскому.

В. И.Вернадский считал, что вещество биосферы состоит из нескольких разнородных природных частей.

Живое вещество — совокупность живых организмов, представленная огромным количеством особей. Считают, что в современной биосфере представлено около 2 млн видов живых организмов (за все время существования биосферы их было не менее 1 млрд!). По своей массе живое вещество занимает ничтожную долю в сравнении с каждой из верхних оболочек земного шара. По современным оценкам, общее количество массы живого вещества составляет 2420 млрд. т, или 1/11 000 000 часть массы земной коры.

Биогенное вещество — это вещество, создаваемое и перерабатываемое живыми организмами и являющееся мощным источником потенциальной энергии. Оно представлено запасами каменного угля, битумов, известняков, нефти, сланцев, торфа, гумуса. Биогенное вещество делят на две категории: а) образованное живыми организмами, живущими в данную геологическую эпоху; б) образованное в прошлые геологические эпохи.

Ныне живущие организмы образуют огромное количество переработанного вещества. Одно зерно, например, в стадии полной зрелости запасает неживого вещества в 3—4 раза больше, чем живого. Мировые запасы торфа составляют 267 млрд т. Только кислорода живые зеленые растения выделяют в атмосферу 248 млрд т в год. Следовательно, биогенное вещество играет огромную роль в функционировании биосферы (достаточно вспомнить происхождение озонового экрана и значение энергетических запасов).

Косное вещество образуется процессами, в которых живое вещество не участвует (абиогенное вещество). Оно может быть твердым, жидким, газообразным, например, вещество вулканического происхождения.

Биокосное вещество создается одновременно живыми организмами и косными процессами. К нему относят океаническую и все другие воды биосферы, нефть, приземную атмосферу, почву. Живые организмы в процессе создания биокосного вещества играют ведущую роль. Представление о количестве воды в биосфере дает Рис. 1.

           Рис. 1 Распределение водных масс в гидросфере Земли

Вещество, находящееся в радиоактивном распаде в форме немногих относительно прочных радиоактивных элементов, сложного изотопного состава.

Вещество космического происхождения имеет абиогенную природу. Основные его формы — метеориты, метеоритная пыль и более мелкие частицы. Общее количество вещества, ежегодно попадающего из космоса в биосферу Земли, оценивается большинством ученых в 104—10е т/год.

Безусловно, классификация В.И.Вернадского не является безупречной. Между отдельными группами веществ нельзя провести четкую границу. Например, вещество космического происхождения одновременно является и косным. Печальный опыт — последствия взрыва на Чернобыльской АЭС — показал, что радиоактивные вещества могут входить и в состав живого вещества, попадая в организмы с пищей, водой, воздухом. Биокосное вещество В.И.Вернадский рассматривал как особый тип вещества: например, почва по своему характеру состоит из живого и косного вещества и, следовательно, является динамичной системой.

Таким образом, биосфера — это система разных веществ, находящихся между собою в постоянной взаимной связи.

В системе воззрений В. И.Вернадского ключевое положение занимает понятие живого вещества.

Каковы же основные аспекты учения Вернадского о живом веществе? Прежде всего он сосредоточивает внимание на составных элементах и структуре живого вещества. Это, во-первых, сами живые организмы; во-вторых, жизненная среда - та часть косной (абиотической) природы, жидкой, твердой и газообразной, которая безусловно необходима для поддержания жизнедеятельности организмов; в-третьих, все выделения живых организмов (газы, пот, экскременты и т.д.), находящиеся в земной коре; в-четвертых, отмершие и отмирающие части организмов, трупы и их остатки на земной поверхности.

Таким образом, в понимании Вернадского, строение и состав живого вещества внутренне противоречивы, представляя собой единство противоположностей: живого и косного, биогенного и абиогенного, живого и мертвого.

Обращаясь непосредственно к проблемам экологии живых организмов и их сообществ (биоэкологии), Вернадский рассматривает основные формы существования живого вещества. Под ними, употребляя его собственную терминологию, он подразумевает:

1) пленки жизни, например пленки планктоновую и бентосовую (или донную) в пределах океана;

2) сгущения - в атмосфере, в гидросфере, в пограничных областях гидро- и литосферы (области приливов и отливов, прибрежные морские и океанические территории) и в литосфере (озера, пруды, реки, грунтовые воды, болота, торфяники, леса, степи, луга);

3) разрежения - в атмосфере (воздушное пространство в горах), в гидросфере (нижние слои некоторых морей, ледяные покровы) и в литосфере (пустыни различных типов, ледники, пески, скалистые обнажения). Разрежения разбросаны среди сгущений живой природы и взаимодействуют с ними.

Первичные сгущения не остаются неизменными. Всюду в природе между ними происходит борьба, идет переход одних сгущений в другие. Переходы эти двоякого рода: сгущения одного типа переходят в другие (лес/степь) или происходит видоизменение сгущений (хвойный лес/лиственный лес).

Автотрофность человека - предположение В.И. Вернадского, высказанное в 1937 г. о возможности получения человечеством хемосинтетической пищи и энергии за счет Солнца без участия продуцентов, т.е. превращение человечества из гетеротрофного в автотрофный вид. Получение энергии непосредственно от Солнца осуществляется уже несколько тысячелетий, например, в строительстве домов, использующих солнечное тепло для обогрева и вентиляции. Сейчас наиболее перспективное направление использования солнечной энергии - солнечные батареи. Однако попытки получения искусственной пищи пока не увенчались успехом, так как органическое вещество должно быть хирально чистым. Производство белков и органической пищи с использованием модифицированных микроорганизмов нельзя считать переходом к автотрофности. Превращение человека в автотрофное существо противоречит закону необратимости эволюции Л. Долло.