Живата материя като мощна геоложка сила (планетарна роля на живата материя)
Според Вернадски веществото на биосферата се състои от седем различни, но геологически взаимосвързани части: инертна материя, жива материя, биогенна материя, биоинертна материя, радиоактивна материя, разпръснати атоми, материя от космически произход.
Инертно веществое вещество, в чието образуване не са участвали живи организми. Това включва минерали и скали, образувани или по-дълбоко от биосферата, или в биосферата на дълбочина няколко километра без участието на живот.Примери за инертна материя могат да бъдат скали от вулканичен произход - базалти, гранити и др.
Живата материяе съвкупността от живи организми в биосферата, числено изразена в елементарен химичен състав, маса и енергия. Както беше обсъдено по-горе, живата материя е незначителна част от биосферата, но според Вернадски именно живата материя играе основна роля в образуването на земната кора и външния вид на Земята като цяло. Тя е свързана с други субстанции на биосферата материално и енергийно чрез биогенната миграция на атомите в резултат на дишането, храненето, растежа и размножаването на организмите. Притежавайки колосален запас от енергия, живата материя извършва огромна работа в биосферата и е мощна геоложка сила от планетарен характер. Ролята му като геоложки фактор се проявява в контрола на всички основни химични трансформации в биосферата.
Спецификата на живата материяе следната:
1. Живата материя на биосферата се характеризира с огромна свободна енергия. В неорганичния свят само краткотрайните потоци от невтвърдена лава могат да се сравняват с живата материя по отношение на количеството свободна енергия.
2. Рязка разлика между живата и неживата материя на биосферата се наблюдава прискоростта на химичните реакции: в живата материя реакциите са хиляди и милиони пъти по-бързи.
3. Отличителна черта на живата материя е, че отделните химични съединения, които я изграждат - протеини, ензими и др., са устойчиви само в живите организми (до голяма степен това е характерно и за минералните съединения, изграждащи живата материя).
4. Произволното движение на живата материя до голяма степен се саморегулира. В. И. Вернадски отделя две специфични форми на движение на живата материя: а) пасивна, която се създава чрез възпроизвеждане и е присъща както на животинските, така и на растителните организми; б) активно, което се осъществява поради насоченото движение на организмите (характерно е за животните и в по-малка степен за растенията). Живата материя също се стреми да запълни цялото възможно пространство.
5. Живата материя проявява много по-голямо морфологично и химично разнообразие от неживата материя. Освен това, за разлика от неживата абиогенна материя, живата материя не е представена изключително от течна или газова фаза. Телата на организмите са изградени и в трите фазови състояния.
6. Живата материя е представена в биосферата под формата на разпръснати тела - отделни организми. Освен това, разпръсната, живата материя никога не се среща на Земята в морфологично чист вид - под формата на популации от организми от един и същи вид: тя винаги е представена от биоценози.
7. Живата материя съществува под формата на непрекъснато редуване на поколения, поради което съвременната жива материя е генетично свързана с живата материя от минали епохи. В същото време наличието на еволюционен процес е характерно за живата материя, т.е. възпроизвеждането на живата материя не се извършва според видаабсолютно копиране на предишни поколения, но чрез морфологични и биохимични промени.
Според Вернадски работата на живата материя в биосферата може да се прояви в две основни форми на биогенна миграция на вещества:
а) химически (биохимични) - първият вид геоложка дейност;
б) механична - вторият вид геоложка дейност.
Дейността от първи видсе проявява в постоянния обмен на вещества между организмите и околната среда в процеса на изграждане на тялото на организмите, храносмилането на храната.
Дейността от втори видсе състои в движението на материята от организмите в хода на живота им (по време на изграждането на дупки, гнезда, когато организмите са заровени в земята), движението на самата жива материя, както и преминаването на неорганични вещества през стомашния тракт на почвени бръмбари, тинести бръмбари, филтърни храни.
Живата материя, като геоложка сила, изпълнява редицафункции:
1)енергия, която се състои в усвояването на слънчевата енергия по време на фотосинтезата, превръщането й в енергия на химични връзки и в топлинна енергия;
2)редокс, който се състои в промяна на степента на окисление на атомите, които изграждат веществата, абсорбирани и отделени от живите същества. И така, в хода на фотосинтезата въглеродният диоксид се редуцира до глюкоза, в процеса на дишане, напротив, въглеродните съединения се окисляват; азотфиксиращите бактерии редуцират атмосферния азот до амоняк, а нитрифициращите бактерии окисляват амоняка до соли на азотна и азотна киселина; серните бактерии окисляват сероводорода до соли на сярната киселина и др. На повърхността на Земята преобладават биогенни процеси на окисление и редукция;
3)концентрация, изразена в селективно натрупване по време наактивността на някои химични елементи. Съставът на живата материя рязко се различава от състава на инертната материя на планетата; в него преобладават леки атоми (C, H, O, N, P, S, Na, K, Zn, Ca, Fe, Mg, Mo, Mn, Cu и др.). Съдържанието на определени елементи в някои организми е десетки, стотици и дори хиляди пъти по-голямо от това във външната среда. Това създава разнородност в химичния състав на биосферата;
4)газ, който се състои в определяне на газовия състав на атмосферата: в резултат на действието на живата материя се създават нейните основни газове (N2, O2, CO2, H2S, CH4 и др.);
5)деструктивна, която се състои в минерализацията на органичната материя, разграждането й до неорганична материя, което е условие за многократно включване на атоми на химични елементи в биологичния цикъл;
6)средообразуващи, изразяващи се в трансформация на физико-химичните параметри на средата;
7)транспорт, който се състои в пренасяне на материя срещу гравитацията и в хоризонтална посока.
В резултат на дейността на живата материя в биосферата се образувабиогенна материя: варовик, нефт, природен газ, въглища, битум.
Появата набиоинертно веществосъщо е свързано с дейността на живата материя, която се създава едновременно от живи организми и инертни процеси и представлява правилна структура от жива и инертна материя: почти цялата вода на биосферата, почвата, кората на изветряне и др.
Изучавайки функциите на живата материя и тяхната роля в еволюцията на биосферата, В. И. Вернадски формулира трибиогеохимични принципа:
1. Биогенната миграция на атомите на химичните елементи в биосферата винаги се стреми към максималното си проявление.
2. Еволюция на видовете презгеоложкото време, което води до създаването на устойчиви форми на живот в биосферата, върви в посока, която засилва биогенната миграция на атомите.
3. Живата материя е в непрекъснат химичен обмен с космическата среда около нея и се създава и поддържа на нашата планета от лъчистата енергия на Слънцето.
В рамките на биосферата живата материя или следи от нейната биогеохимична активност се намират навсякъде. Усъвършенствайки се в процеса на еволюция, живите организми все повече се разпространяват по цялата планета, като вземат все по-голямо участие в преразпределението на енергия и вещества в земната кора, както и във въздушната и водната обвивки на Земята. Появата и разпространението на растителността доведе до фундаментална промяна в състава на атмосферата, която първоначално съдържаше много малко свободен кислород и се състоеше главно от въглероден диоксид и вероятно метан и амоняк. Растенията, асимилирайки въглерод от CO2, са създали атмосфера, съдържаща свободен кислород и само следи от CO2. Свободният кислород в състава на атмосферата служи не само като активен химичен агент, но и като източник на озон, който блокира пътя на късите ултравиолетови лъчи към повърхността на Земята („озонов екран“). В същото време въглеродът, натрупан от векове в останките на растенията, формира грандиозни запаси от енергия в земната кора под формата на отлагания на органични съединения (въглища, торф). Растителната покривка е променила физическите и химичните характеристики на планетата; промени, по-специално, коефициента на отражение на земната повърхност на различни части от слънчевия спектър. Развитието на живота в океаните доведе до създаването на седиментни скали, състоящи се от скелети и други останки от морски организми. Тези отлагания, тяхното механично налягане, химически и физични трансформации са променили повърхносттаземната кора. Активното селективно усвояване на вещества от организмите предизвиква преразпределение на веществата в горните слоеве на кората. Слоевете на земната кора, в момента лишени от жива материя, са преработени от него в геоложкото минало.
Вернадски направи фундаментално обобщение:„Няма химическа сила на земната повърхност, която да действа по-непрекъснато и следователно по-мощна в крайните си последствия от организмите, взети като цяло. ». Обликът на Земята като небесно тяло всъщност се формира от Живота.