5001. Главный лимитирующий фактор жизни
Начало: 5000
2. Минеральный кризис в биосфере
В природе существует огромное количество живых организмов, относящихся к различным систематическим группам. Однако представленная ими суммарная масса живого вещества биосферы составляет в целом ничтожно малую величину относительно геологических оболочек, с которыми оно функционально связано. Весьма удачное сравнение сделал на этот счет В.М. Гольдшмидт: если литосферу (то есть земную кору) изобразить в виде каменной чаши массой в 13 фунтов, то масса поместившейся в ней гидросферы составит 1фунт, масса атмосферы будет соответствовать медной монете, а масса живого вещества - почтовой марке. Доля же упомянутой золы, соответствующей этой «марке», и вовсе мала (например, всего лишь 0,5 - 1% от сожженного растения).
Реальность такова, что биологическая поверхностно-планетарная оболочка, эта тончайшая плёнка жизни, существует в необозримом по своим масштабам минеральном царстве. Отсюда может показаться, что биосфера в избытке располагает всеми необходимыми для неё зольными элементами, а их добывание живыми организмами (прежде всего, первичными продуцентами органического вещества) для собственных нужд не представляет особой проблемы.
Увы, это совсем не так. Живое вещество биосферы способно усваивать главным образом те пригодные для него минеральные ресурсы, которые лежат в буквальном смысле под ногами, то есть на самой поверхности этого минерального царства. Глубинные слои земной коры ей недоступны (или малодоступны). Вообще говоря, практически неограниченными и доступными можно считать на Земле только запасы углерода (в виде его двуокиси), воды (Мировой океан с его глубинами составляет более двух третей от всей земной поверхности) и молекулярного азота (о нём особый разговор!). Ну и, разумеется, надо упомянуть световую энергию, постоянно идущую от Солнца.
Что же касается жизненно необходимых минералов, то они, как это ни странно выглядит на первый взгляд, всегда были в дефиците. Именно эти элементы во все геологические времена выступали по отношению к жизни в роли главнейшего лимитирующего фактора. «Солевой вопрос» всегда стоял в биосфере наиболее остро. Эволюция биосферы всегда осуществлялась в условиях жесточайшего противоречия между безграничным (генетически обусловленным) стремлением первичных продуцентов к размножению и ограниченностью в области их обитания доступной для потребления минеральной пищи.
Трудно допустить, что это крайне важное обстоятельство не нашло адаптивного отражения в биологической эволюции, причём в самой её основе. Природа искала и находила различные пути выхода из минерального кризиса, преодоления угрозы трофического коллапса. В процессе эволюции возникали и закреплялись различного рода приспособления. Одни из них соответствовали видовой специфике тех или иных организмов, другие приобретали более общее значение, так что в итоге сложились некие обязательные «правила» жизни. В этой связи мне представляется необходимым выделить среди них следующие три "технические решения" как имеющие наиболее важное, можно даже сказать, стратегическое значение для биосферы в целом.
3. Решение первое: запуск биологического круговорота
Кардинальное значение для проблемы минерального питания биосферы имело то обстоятельство, что к созидателям живого вещества (первичным продуцентам, если пользоваться экологической терминологией) были подключены его разрушители (консументы и редуценты). Мы видим, что все ныне существующие организмы, несмотря на их различное систематическое положение, четко делятся на две функционально противоположные группы. Одни - автотрофы (зелёные бактерии, цианофиты, водоросли, высшие растения) - созидают органическое вещество; другие - гетеротрофы (многие прокариоты, грибы, животные, паразитические растения) - последовательно его разрушают (вплоть до полной минерализации). В функциональном отношении живая природа (при всем её удивительном великолепии и многообразии существующих в ней и чарующих нас форм, красок, звуков, запахов, движений и т.д., и даже человеческих мыслей!) оказалась сведена, таким образом, всего лишь к двум весьма прозаическим занятиям - созиданию и разрушению органического вещества, к их беспрерывному чередованию во времени и пространстве.
Необходимые для жизни минеральные вещества стали регулярно освобождаться в процессе последовательного разложения организмов и возвращаться туда, откуда они были взяты. Тем самым элемент конечный (количественно ограниченный) приобрел свойства бесконечного. Ему было сообщено круговое движение, он стал вращаться в относительно замкнутом цикле, то есть непрерывно включаться в повторное биологическое использование последующими поколениями первичных продуцентов.
Созидание органического вещества и его разрушение, жизнь и смерть однажды и навсегда пошли рядом, рука об руку, необходимо дополняя и обусловливая друг друга. Именно такой жёсткий и бескомпромиссный порядок выводит биосферу из, казалось бы, беспросветного эволюционного тупика. И, стало быть, «закон возврата», сформулированный (в середине 19-го столетия) австрийским химиком Ю. Либихом поначалу в узких рамках, применительно к аграрному производству («земле должны быть возвращены изъятые из нее с урожаем сельскохозяйственных культур минеральные вещества»), имеет, оказывается, коренное общебиологическое значение.
Продолжение следует.
2. Минеральный кризис в биосфере
В природе существует огромное количество живых организмов, относящихся к различным систематическим группам. Однако представленная ими суммарная масса живого вещества биосферы составляет в целом ничтожно малую величину относительно геологических оболочек, с которыми оно функционально связано. Весьма удачное сравнение сделал на этот счет В.М. Гольдшмидт: если литосферу (то есть земную кору) изобразить в виде каменной чаши массой в 13 фунтов, то масса поместившейся в ней гидросферы составит 1фунт, масса атмосферы будет соответствовать медной монете, а масса живого вещества - почтовой марке. Доля же упомянутой золы, соответствующей этой «марке», и вовсе мала (например, всего лишь 0,5 - 1% от сожженного растения).
Реальность такова, что биологическая поверхностно-планетарная оболочка, эта тончайшая плёнка жизни, существует в необозримом по своим масштабам минеральном царстве. Отсюда может показаться, что биосфера в избытке располагает всеми необходимыми для неё зольными элементами, а их добывание живыми организмами (прежде всего, первичными продуцентами органического вещества) для собственных нужд не представляет особой проблемы.
Увы, это совсем не так. Живое вещество биосферы способно усваивать главным образом те пригодные для него минеральные ресурсы, которые лежат в буквальном смысле под ногами, то есть на самой поверхности этого минерального царства. Глубинные слои земной коры ей недоступны (или малодоступны). Вообще говоря, практически неограниченными и доступными можно считать на Земле только запасы углерода (в виде его двуокиси), воды (Мировой океан с его глубинами составляет более двух третей от всей земной поверхности) и молекулярного азота (о нём особый разговор!). Ну и, разумеется, надо упомянуть световую энергию, постоянно идущую от Солнца.
Что же касается жизненно необходимых минералов, то они, как это ни странно выглядит на первый взгляд, всегда были в дефиците. Именно эти элементы во все геологические времена выступали по отношению к жизни в роли главнейшего лимитирующего фактора. «Солевой вопрос» всегда стоял в биосфере наиболее остро. Эволюция биосферы всегда осуществлялась в условиях жесточайшего противоречия между безграничным (генетически обусловленным) стремлением первичных продуцентов к размножению и ограниченностью в области их обитания доступной для потребления минеральной пищи.
Трудно допустить, что это крайне важное обстоятельство не нашло адаптивного отражения в биологической эволюции, причём в самой её основе. Природа искала и находила различные пути выхода из минерального кризиса, преодоления угрозы трофического коллапса. В процессе эволюции возникали и закреплялись различного рода приспособления. Одни из них соответствовали видовой специфике тех или иных организмов, другие приобретали более общее значение, так что в итоге сложились некие обязательные «правила» жизни. В этой связи мне представляется необходимым выделить среди них следующие три "технические решения" как имеющие наиболее важное, можно даже сказать, стратегическое значение для биосферы в целом.
3. Решение первое: запуск биологического круговорота
Кардинальное значение для проблемы минерального питания биосферы имело то обстоятельство, что к созидателям живого вещества (первичным продуцентам, если пользоваться экологической терминологией) были подключены его разрушители (консументы и редуценты). Мы видим, что все ныне существующие организмы, несмотря на их различное систематическое положение, четко делятся на две функционально противоположные группы. Одни - автотрофы (зелёные бактерии, цианофиты, водоросли, высшие растения) - созидают органическое вещество; другие - гетеротрофы (многие прокариоты, грибы, животные, паразитические растения) - последовательно его разрушают (вплоть до полной минерализации). В функциональном отношении живая природа (при всем её удивительном великолепии и многообразии существующих в ней и чарующих нас форм, красок, звуков, запахов, движений и т.д., и даже человеческих мыслей!) оказалась сведена, таким образом, всего лишь к двум весьма прозаическим занятиям - созиданию и разрушению органического вещества, к их беспрерывному чередованию во времени и пространстве.
Необходимые для жизни минеральные вещества стали регулярно освобождаться в процессе последовательного разложения организмов и возвращаться туда, откуда они были взяты. Тем самым элемент конечный (количественно ограниченный) приобрел свойства бесконечного. Ему было сообщено круговое движение, он стал вращаться в относительно замкнутом цикле, то есть непрерывно включаться в повторное биологическое использование последующими поколениями первичных продуцентов.
Созидание органического вещества и его разрушение, жизнь и смерть однажды и навсегда пошли рядом, рука об руку, необходимо дополняя и обусловливая друг друга. Именно такой жёсткий и бескомпромиссный порядок выводит биосферу из, казалось бы, беспросветного эволюционного тупика. И, стало быть, «закон возврата», сформулированный (в середине 19-го столетия) австрийским химиком Ю. Либихом поначалу в узких рамках, применительно к аграрному производству («земле должны быть возвращены изъятые из нее с урожаем сельскохозяйственных культур минеральные вещества»), имеет, оказывается, коренное общебиологическое значение.
Продолжение следует.