Основные функции живого вещества биосферы.

Живое вещество биосферы есть совокупность всех ее живых организмов. Как ученый В. И. Вернадский понимает, что объект его исследований требует некоторых характеристик, а поэтому отмечает: «Я буду называть совокупность организмов, сведенных к массе, химического состава и энергии, живым веществом». Живое вещество в его понимании – это форма активной материи, и ее энергия тем больше, чем больше масса живого вещества. Понятие «живое вещество» ввел в науку В. И. Вернадский и понимал над ним совокупность всех живых организмов планеты.

В. И. Вернадский называет такие: а) газовая; б) кислородная; в) описательная; г) кальционная; д) восстановительная; е) концентрационная; ж) разрушения органических веществ; з) восстановительного распада; и) метаболизма и дыхания организмов.

Понятие ноосфера. Закон В.И. Вернадского о ноосфере.

Ноосфера (от греч. noos — разум) — это биосфера, разумно управляемая человеком. Ноосфера является высшей стадией развития биосферы, связанной с возникновением и становлением в ней цивилизованного общества, с периодом, когда разумная деятельность человека становится главным фактором развития на Земле.

В.И. Вернадский подчеркивал, что возникновение ноосферы как части биосферы есть природное явление, гораздо более глубокое и мощное в своей основе, чем человеческая история. «...Все человечество, вместе взятое, представляет ничтожную массу вещества планеты. Мощь его связана не с его материей, но с его мозгом, разумом и направленным этим разумом его трудом. Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что было раньше». Вернадский понимал под ноосферой новый этап в развитии биосферы, этап разумного регулирования отношений между человеком и природой.

Ноосфера должна представлять собой не просто общество, существующее в определенной среде, и не просто среду, подвергшуюся сильному воздействию человечества, а интегрированное целое, в котором объединены развивающееся общество и изменяемая природа.

В понятии устойчивого развития, принятом на всемирной конференции в Рио-де-Жанейро в 1992 г., ряд положений напомнил идею Вернадского о ноосфере, а в «Концепции перехода Российской Федерации к устойчивому развитию» (1996) прямо записано, что «движение человечества к устойчивому развитию в конечном счете приведет к формированию предсказанной В.И. Вернадским сферы разума (ноосферы)...» За идеей ноосферы закрепился государственный статус.

Биотический круговорот веществ в биосфере. Круговорот азота.

Под биотическим круговоротомпонимается поступление элементов из почвы, воды и атмосферы в живые организмы; превращение в организмах поступающих элементов в новые сложные соединения и возвращение их в почву, воду и атмосферу в процессе жизнедеятельности с ежегодным спадом части органического вещества или с полностью отмершими организмами, входящими в состав биогеоценоза. Полного круговорота веществ в пределах биогеоценоза не происходит, так как часть веществ всегда уходит за его пределы. Обмен веществ сопровождается передачей и превращением энергии. Обмен веществ сопровождается передачей и превращением энергии. Однако круговорота энергии нет, так как она практически не возвращается от редуцентов к продуцентам. Это свидетельствует о том, что экосистемы в термодинамическом смысле не являются замкнутыми, и для их функционирования является необходимым приток энергии извне, первоисточником которой является энергия Солнца

Главный источник азота органических соединений – газообразный азот N₂ в составе атмосферы. Молекулярный азот не усваивается живыми организмами. Переход его в доступные живым организмам соединения (фиксация) может происходить несколькими путями. Фиксация азота частично происходит в атмосфере, где при грозовых разрядах образуется оксид азота (II), который окисляется до оксида азота (IV), с последующим образованием азотной кислоты и нитратов, выпадающих на поверхность Земли с атмосферными осадками.

Наиболее важной формой фиксации азота является ферментативная фиксация в процессе жизнедеятельности сравнительно немногих видов организмов-азотфиксаторов. Отмирая, они обогащают среду органическим азотом, который быстро минерализуется. Наиболее эффективна фиксация азота, осуществляемая бактериями, формирующими симбиотические связи с бобовыми растениями. В результате их деятельности в наземных и подземных органах растений (например, клевера или люцерны) за год накапливается азота до 150-400 кг на 1 га. Азот связывают также свободноживущие азотфиксирующие почвенные бактерии, а в водной среде – сине-зеленые водоросли (цианобактерии). Все азотфиксаторы включают азот в состав аммиака (NH₃), и он сразу же используется для образования органических веществ, в основном для синтеза белков. Минерализация азотсодержащих органических веществ редуцентами происходит в результате процессов аммонификации и нитрификации. Аммонифицирующие бактерии в процессе биохимического разложения мертвого органического вещества переводят азот органических соединений в аммиак, который в водном растворе образует ионы аммония (NH₄⁺). В результате деятельности нитрифицирующих бактерий в аэробной среде аммиак окисляется в нитриты (NO₂^-), а затем в нитраты (NO₃^-).

Большинство растений получают азот из почвы в виде нитратов. Поступающие в растительную клетку нитраты восстанавливаются до нитритов, а затем до аммиака, после чего азот включается в состав аминокислот, составляющих белки. Часть азота растениями усваивается непосредственно в виде ионов аммония из почвенного раствора.

Животные получают азот по пищевым цепям прямо или опосредованно от растений. Экскреты и мертвые организмы, составляющие основу детритных пищевых цепей, разлагаются и минерализуются организмами-редуцентами, превращающими органический азот в неорганический.

Возвращение азота в атмосферу происходит в результате деятельности бактерий-денитрофикаторов, осуществляющих в анаэробной среде процесс, обратный нитрификации, восстанавливая нитраты до свободного азота.

Значительная часть азота, попадая в океан (в основном со стоком вод с континентов), используется водными фотосинтезирующими организмами, прежде всего фитопланктоном, а затем, попадая в цепи питания животных, частично возвращаются на сушу с продуктами морского промысла или птицами. Небольшая часть азота попадает в морские осадки.