Роль живої речовини в еволюції біосфери

В.І. Вернадський писав, що виникненнябіосфери на Землі – це об’єктивний результат розвитку загальної космічного процесу.При цьому біосферу потрібно розглядати як цілісну геологічну оболонку Землі, що складається з живого і неживого. В.І. Вернадський підкреслював, що для будови біосфери характерні фізико-хімічна і геометрична різнорідності. Різнорідність будови є панівним фактором, різко відрізняє біосферу від усіх інших оболонок земної кулі. Жива речовина охоплює всю біосферу, її створює і змінює.
«Живі речовини, – писав В.І. Вернадський, – є функцією біосфери і найтіснішим образом матеріально й енергетично з нею зв’язані, є величезною геологічною силою, її визначальної ».
Під «живою речовиною», як ми вже відзначали, В.І. Вернадський розумів всі живі організми. Все живе речовина по своїй масі займає мізерну частку в порівнянні з будь-який з верхніх оболонок земної кулі.
За сучасними імовірнісним оцінками, загальна кількість маси живої речовини становить близько 2420 млрд т. Таким чином, вся жива речовина нашої планети становить ≈ 0,0000001 частина маси земної кори. Однак в якісному відношенні жива речовина являє собою найбільш високоорганізовану частина матерії Землі.
Середній елементарний склад живої речовини відрізняється від складу земної кори високим вмістом вуглецю. Живі організми вибірково поглинають елементи, необхідні для побудови їх тканин. У процесі життєдіяльності організми використовують найбільш доступні атоми, здатні до утворення стійких хімічних зв’язків. Атоми вуглецю з’єднуються з іншими атомами і формують полімери й інші складні органічні високомолекулярні з’єднання.
За оцінками різних джерел, біосфера виникла 3,5-4,5 млрд років тому. Її еволюція тривалий час здійснювалася під впливом двох основних чинників:
1) геологічних і кліматичних змін на планеті;
2) кількості та видового різноманіття живих істот у процесі біологічної еволюції.
У третинному періоді до двох головних факторів приєднався третій – розвивається людське суспільство.
Еволюцію біосфери Землі можна розглядати як послідовну зміну трьох етапів:
I етап – відновлювальний – почався ще в космічних умовах і завершився появою Землі перший гетеротрофною біосфери.
Саме на цьому етапі відбувалися складні реакції синтезу органічних сполук, що дали початок життя на Землі.
II етап – слабоокіслітельний – відзначений появою фотосинтезу. Він тривав в інтервалі 4-1,8 млрд років тому. Аеробний фотосинтез почався предками ціанобактерій і продовжував здійснюватися синьо-зеленими водоростями планктону.
Виникнення біосинтезу змінило склад первинної атмосфери Землі істотно. Поява кисню в біосфері нашої планети визначило хід численних процесів окислення в межах атмосфери, гідросфери, кори вивітрювання. У той же час це супроводжувалося вимиранням маси анаеробних організмів і розвитком аеробів, незабаром зайняли провідне значення в біогеохімічному кругообігу.
III етап еволюції біосфери – окислювальний – висловився у розвитку фітоавтотрофной біосфери.
У ході розвитку біосфери на цьому етапі через поширення рослинного покриву на континентах і підвищення загальної продукції фотосинтезу з’явилася досить велика кількість кисню. Отже, з’явилися і стали розвиватися тварини, що споживають кисень при диханні. Відбувся швидкий перехід від панування прокаріот до панування еукаріот. Завоювання континенту живою речовиною супроводжувалося різким збільшенням його маси.
Багатоклітинні рослини і тварини з’явилися майже одночасно в ранньому палеозої. До початку третинного періоду тварини вийшли на сушу і заселили материки. У тварин з’явилися тверді частини тіла і скелет, що значно прискорило біогенну міграцію хімічних елементів. Прискорилися біогеохімічні кругообіги кальцію, фосфору, фтору, вуглекислоти. Організми в цілому придбали підвищену міцність, необхідну в ході природного відбору. Завершальним етапом еволюції хребетних тварин в кінці кайнозою була поява людини.
У скороченому вигляді ідеї самого В.І. Вернадського про еволюцію біосфери можуть бути сформульовані наступним чином:
1. Спочатку сформувалася літосфера як основа навколишнього середовища, а після появи життя на суші утворилася біосфера (в цілому).
2. Протягом усієї геологічної історії Землі ніколи не було азойних (позбавлених життя) геологічних епох. Отже, сучасне жива речовина генетично пов’язані з живим речовиною минулих геологічних епох.
3. Живі організми є головним чинником міграції хімічних елементів у земній корі, «принаймні, 90% по вазі маси її речовини у своїх істотних рисах обумовлено життям» (В.І. Вернадський, 1934).
4. Грандіозний геологічний ефект діяльності організмів обумовлений тим, що їх кількість нескінченно велике і діють вони практично протягом нескінченно великого проміжку часу.
5. Основним рушійним чинником розвитку процесів у біосфері є біохімічна енергія живої речовини.
Жива речовина в ході еволюції біосфери набуло ряд найважливіших біогеохімічних функцій (табл. 2), які продовжує виконувати і зараз для підтримки нормальної будови сучасної біосфери.
Таким чином, хімічні процеси в біосфері протікають або за безпосередньої участі живих організмів, або в середовищі, чиї фізико-хімічні властивості значною мірою визначаються діяльністю різних організмів впродовж тривалого часу геологічної історії Землі.

Посилання на основну публікацію