Биосфера: Определение и структура. Живое вещество

План:
1) Определение и структура биосферы.
2) Живое вещество биосферы.
3) Законы биогенной миграции атомов и необратимости эволюции. Законы экологии Б. Коммонера.

1. Определение и структура биосферы
Биосфера - это своеобразная оболочка земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

По физическим природным условиям биосфера подразделяется на три среды:
- атмосферу
-гидросферу
-литосферу

В. И. Вернадский(1926) отметил, что пределы биосферы обусловлены, прежде всего, полем существования жизни. Всю совокупность организмов на планете, он назвал живым веществом, рассматривая в качестве основных характеристик живого вещества суммарную массу, химический состав и энергию.

В составе биосферы Вернадский так же выделил:
Косное вещество – это совокупность тех веществ в биосфере, в образовании которых живые организмы не участвуют.
Биогенное вещество – это вещество, созданное и переработанное живыми организмами. Это источник мощной потенциальной энергии - каменный уголь, битумы, известняки, нефть. После образования биогенного вещества живые организмы в нем малодеятельны.
Биокосное вещество- это вещество, создаваемое в биосфере живыми организмами и косными процессами, представляя системы органического равновесия тех и других.

Косное вещество образуется без участия живых организмов (основные породы, лава вулканов, метеориты)

Биосферу как место современного обитания организмов в месте с самими организмами можно разделить на три подсферы:
I) Аэробиосферу, населенную аэробионтами, лимитирующим фактором развития жизни в аэробиосфере служит наличие капель воды и положительных температур
а) тропобиосфера
б) альтобиосфера
в) паробиосфера

II. Гидробиосфера распадается на мир континентальных, главным образом пресных вод – аквабиосферу, населенную аквабионтами и область морей и океанов – маринобиосферу, населенную маринобионтами.
В зависимости от интенсивности света, в гидросфере выделяют три слоя:
а) фотосферу (относительно ярко освященный)
б) дисфотосферу (всегда очень сумеречный)
в) афотосферу (абсолютной темноты)

III. Геобиосфера. В состав геобиосферы входят терробиосфера и литобиосфера.
1. Террабиосфера – это область жизни на поверхности суши
2. Литобиосфера включает два слоя: а)гипотеррабиосферу – слой, где возможна жизнь аэробов
б)теллуробиосферу – слой, где возможно обитание анаэробов.

2. Живое вещество биосферы
В 1982 году Б. М. Медников особенности живого сформулировал в виде аксиом теоретической биологии:
Все живые организмы оказываются единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающейся по наследству из поколения в поколение (аксиома А. Вейсмана).
Генетическая программа образуется матричным путем. В качестве матрицы, на которой строится ген будущего поколения, используется ген предшествующего поколения (аксиома Н.К. Кольцова).

В процессе передачи из поколения в поколение генетические программы в результате различных причин изменяются случайно и направленно, и лишь случайно такие изменения могут оказаться удачными в данной среде (1-я аксиома Ч. Дарвина).
Случайные изменения генетических программ при становлении фенотипа многократно усиливаются (аксиома Н.В. Тимофеева-Ресовского).
Многократно усиленные изменения генетических программ подвергаются отбору условиями внешней среды (2-я аксиома Ч. Дарвина).

Живое вещество по своей массе занимает ничтожную долю по сравнению с любой из верхних оболочек Земного шара.
По современным оценкам общее количество массы живого вещества в наше время ровно 2420 млрд. т, что
в 2146 раз легче атмосферы,
в 602500 раз легче гидросферы,
в 16700000 раз легче земной коры.

Выделяют следующие уровни существования живого вещества:
молекулярный (генетический) – самый низкий уровень, на котором биологическая система проявляется в виде функционирования биологически активных крупных молекул – белков, нуклеиновых кислот, углеводов. С этого уровня наблюдаются свойства, характерные исключительно для живой материи: обмен веществ, передача наследственности с помощью ДНК и РНК. Этому уровню свойственны устойчивость структур в поколениях.
клеточный – уровень, на котором биологически активные молекулы сочетаются в единую систему. Все организмы подразделяются на одноклеточные и многоклеточные.

тканевый – уровень, на котором сочетание однородных клеток приводит к образованию тканей. Он охватывает совокупность клеток, объединенных общностью происхождения и функций.
органный – уровень, на котором несколько типов тканей функционально взаимодействуют и образуют определенный орган.
организменный - уровень, на котором взаимодействие ряда органов сводится в единую систему индивидуального организма. Представлен определенными видами организмов.

популяционно-видовой - представлен совокупностью определенных однородных организмов, связанных единством происхождения, образом жизни и местом обитания. На этом уровне происходят элементарные эволюционные изменения в целом.
биоценоз и биогеоциноз (экосистема) - более высокий уровень организации живой материи, объединяющий разные по видовому составу организмы. В биогеоцинозе они взаимодействуют друг с другом на определенном участке земной поверхности с однородными абиотическими факторами.
биосферный - уровень, на котором сформировалась природная система наиболее высокого ранга, охватывающая все проявления жизни в пределах нашей планеты. На этом уровне происходят все круговороты веществ в глобальном масштабе, связанные с жизнедеятельностью организмов.

Живое вещество устойчиво только в живых организмах, оно стремится заполнить собой все возможное пространство. Данное явление В.И. Вернадский назвал «Давлением жизни».
наиболее общее и специфическое свойство живого – способность к самовоспроизведению, конвариантной редупликации на основе матричного принципа.

3. Законы биогенной миграции атомов и необратимости эволюции, законы экологии Б. Коммонера
Закон биогенной миграции атомов:
«Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция), или же она протекает в сфере, геохимические особенности, которой (О2,СO2,Н2 и т.д.) обусловлены живым веществом, как тем, которое в настоящее время населяет биосферу, так и тем, которое действовало на Земле в период всей геологической истории».