Биомаса, продуктивност и основни функции на биосферата
Съдейки по оценките на биомасата и продуктивността на биомите (Таблица 3.1), общата биомаса на биосферата (по отношение на сухо вещество) е около 2 трилиона тона, годишното производство на биомаса е 10 пъти по-малко. Живата материя на биосферата е 99,5% представена от биомасата на сухоземните растения. Общата продуктивност на биотата на биосферата се характеризира в табл. 3.3. Общото количество енергия, преобразувано от биотата на биосферата годишно, надхвърля 10 22 J. Благодарение на способността да трансформират слънчевата енергия в енергията на химичните връзки, растенията и другите организми изпълняват редица фундаментални биогеохимични функции в планетарен мащаб.
Газова функция. Живите същества непрекъснато обменят кислород и въглероден диоксид с околната среда чрез фотосинтеза и дишане. Растенията изиграха решаваща роля за промяната от редуцираща към окислителна среда в геохимичната еволюция на планетата и при формирането на газовия състав на съвременната атмосфера. Те стриктно контролират концентрациите на O2 и CO2, които са оптимални за цялата съвременна биота.
Функция на концентрация. Чрез преминаване на големи обеми въздух и природни разтвори през телата си, живите организми извършватбиогенна миграция и концентрацияна химични елементи и техните съединения. Това се отнася не само за биосинтезата на органична материя, но и за такива явления като изграждането на черупки и скелети, образуването на коралови острови, седиментни варовикови слоеве, серни отлагания, някои метални руди, натрупвания на фероманганови конкреции на океанското дъно и др. Ранните етапи на биологичната еволюция се състояха във водната среда. Организмите са се научили да извличат необходимите им вещества от разреден воден разтвор, умножавайки многократно концентрацията им в телата си.
Таблица 3.3
Количествени характеристики на биомасата и продуктивността на съвременната биосфера
| Индекс на биомаса и производство | bn t |
| Биомаса на живата материя на биосферата | |
| Сухо вещество биомаса на биосферата | |
| Органична материя биомаса биосфера | |
| Годишно производство на жива материя (бруто) | |
| Сухо вещество на продуктите | |
| Продукт органична материя | |
| Годишна консумация и емисии на CO2 | |
| Годишен метаболитен воден обмен | |
| Годишна консумация и отделяне на кислород | |
| Годишен приток на нетна фотосинтезна енергия (J • 10 18 ) |
Редокс функцията на живата материя е тясно свързана с биогенната миграция на елементи и концентрацията на веществата. Много вещества в природата са стабилни и не се подлагат на окисление при нормални условия, например молекулярният азот е един от най-важните биогенни елементи. Но живите клетки имат толкова ефективни катализатори - ензими, че са в състояние да извършват много редокс реакции милиони пъти по-бързо, отколкото това може да се случи в абиогенна среда.
Информационна функция на живата материя на биосферата. Именно с появата на първите примитивни живи същества на планетата се появи активна („жива“) информация, която се различава от „мъртвата“, която е просто отражение на структурата. Организмите са успели да получават информация чрез свързване на енергийния поток с активна молекулярна структура, която играе ролята на програма. Способността за възприемане, съхраняване и обработка на молекулярна информация е претърпяла напреднала еволюция вприродата и се превърна в най-важнатаекологична система, образуваща
фактор.Общият запас от генетична информация на биотата на биосферата се оценява на 10 15 бита. А общата мощност на потока от молекулярна информация, свързана с метаболизма и енергията във всички клетки на глобалната биота, достига 10 36 bit/s (Горшков и др., 1996).
Изброените функции на живата материя на биосферата са насочени главно към външни фактори на съществуване. Всички заедно те представляват мощнафункция за формиране на околната среда.Работата на растенията е определила съвременния състав на атмосферата. Съставът на атмосферата определя радиационния и топлинния режим на планетата, спектралния състав на слънчевата светлина, достигаща земната повърхност. Растителната покривка значително определя водния баланс, разпределението на влагата и климатичните особености на големи пространства. Живите организми играят водеща роля в самопречистването на въздуха, реките и езерата, солният състав на природните води и разпределението на химикалите между сушата и океана до голяма степен зависят от тях. Благодарение на растенията, животните и микроорганизмите се създава почвата и се поддържа нейното плодородие. И накрая, биотата - основното богатство на планетата и околната среда около човека - дарява човека с храна, дрехи и много други неща. Трябва ясно да се разбере, че околната среда около нас не е фиксирана физическа реалност, а жив дъх на природата, всеки момент пресъздаден от работата на много живи същества.
Средообразуващата функция на биосферата е свързана с регулиращата среда функция - биотичната регулация на околната среда. По-долу, когато се разглеждат параметрите на биотичния цикъл, ще бъде показано, че биотата в глобален мащаб е способна да поддържа важни параметри на околната среда на постоянно ниво с голяма точност и за дълго време, въпреки изключителнитесложност и динамичност на регулираната система. Така биотата на биосферата формира и контролира състоянието на околната среда.