Биокосное вещество в структуре биосферы
Одной из основных составляющих биосферы служит биокосное вещество, оно формируется при участии как живых организмов, так и геологических процессов, при ведущей роли первых.
К категории биокосного вещества относятся так называемые каустобиолиты (горючие минеральные ресурсы), все воды биосферы, приземной слой атмосферы, почвенный покров, коры выветривания и т.д. В.И. Вернадский указывал, что биокосное вещество представляет системы динамического равновесия живого и косного вещества.
По происхождению биокосное вещество можно подразделить на образованное отходами жизнедеятельности организмов и сформировавшееся из останков самих живых организмов. К первой группе относится, например, атмосферный воздух. Хотя для всех составляющих его газов известны способы абиогенного формирования, они как правило малоинтенсивны. В то же время газы атмосферного воздуха постоянно обновляются в процессе круговорота веществ.
В глобальном плане живое вещество оказывается неспособно способствовать их значительному накоплению (исключение – при выводе некоторой части вещества за пределы круговорота на длительный срок). Например, при разложении растительного опада и в процессе обмена консументов-хлорофитофагов потребляется то же самое количество кислорода, которое было выделено при фотосинтезе зелеными растениями. И наоборот, выделившийся при процессах минерализации и диссимиляции углекислый газ в том же объеме потребляется при фотосинтезе растениями. Однако при этом переходы элементов из живого вещества в неживое и обратно столь часты, что можно говорить о биогенном происхождении основной массы ныне существующих в составе атмосферы кислорода и углекислого газа, поскольку их атомы неоднократно проходили через живое вещество, в меньшей степени это касается азота.
Геолого-биологические процессы и атмосфера
Деятельность живых организмов в сочетании с геологическими процессами способна на длительный срок выводить из круговорота большие массы элементов. Например, в виде ископаемых каустобиолитов (уголь, нефть, природный газ и др.) углерод может консервироваться на протяжении сотен миллионов лет. Это, в свою очередь, изменяет газовый состав атмосферы и гидросферы, способствуя снижению концентрации углекислого газа и росту – кислорода. В настоящее время под воздействием человека законсервированный углерод вновь поступает в атмосферу с образованием его техногенных оксидов.
Велика роль живых организмов и в формировании определенной минерализации воды. Начиная с кембрийского периода палеозойской эры, организмы, имеющие скелеты, извлекают для их формирования нужные вещества из окружающей среды (а обладающие раковинками простейшие и водоросли занимались этим еще несколько сотен миллионов лет). После гибели организмов их скелеты образовывали целые залежи биогенных осадков (коралловый, фораминиферовый (нуммулитовый) и другие виды органогенного известняка, диатомит и др.), тем самым выводя из состава воды карбонаты кальция, оксид кремния и в меньшей степени другие необходимые им соединения.
Велика почвообразующая роль живых организмов. Содержание гумуса в разных типах почв может составлять от первых процентов до первых десятков процентов. Помимо биологического значения как фактора обеспечения плодородия почвы, гумусовые вещества оказывают заметное влияние и на ее химико-механические свойства. В частности, они во многом определяют закономерности миграции в почвах химических элементов, способствуют проявлению коллоидных свойств почвы (содержание гумуса в 1% в этом плане аналогично содержанию глинистых частиц в 1,5%, т.е. при гумусированности почвы чуть более 10% она в физико-механическом плане проявляет сходство с чистой глиной, даже если первоначальной почвообразующей породой служил, например, песок).
Процессы почвообразования, происходящие при непосредственном участии живого вещества, очень длительны. Даже изменение типа почвы после искусственной (антропогенной) смены растительности затягивается на сотни лет, а формирование почвы «заново», на абиогенном субстрате, занимает на порядки больший промежуток времени.
