Маса живої речовини складає лише 0,01% від маси всієї біосфери. Проте, жива речовина біосфери - це найголовніший її компонент.
Найбільша концентрація життя в біосфері спостерігається на кордонах дотику земних оболонок: атмосфери і літосфери (поверхня суші), атмосфери та гідросфери (поверхню океану), і особливо на кордонах трьох оболонок - атмосфери, гідросфери і літосфери (прибережні зони). Ці місця найбільшої концентрації життя В.І. Вернадський назвав «плівками життя». Вгору і вниз від цих поверхонь концентрація живої матерії зменшується.
Всі системи, що вивчаються екологією, включають в себе біотичні компоненти, в сумі утворюють живу речовину.
Термін "жива речовина" введений в літературу В. І. Вернадським, під яким він розумів сукупність всіх живих організмів, виражену через масу, енергію і хімічний склад. Життя на Землі - найвидатніший процес на її поверхні, який одержує цілющу енергію Сонця і вводить в рух чи не всі хімічні елементи таблиці Менделєєва.
За сучасними оцінками, загальна маса живої речовини в біосфері становить близько 2400 млрд. Тонн (табл.).
Таблиця Загальна маса живої речовини в біосфері
Зелені рослини Тварини і мікроорганізми
Зелені рослини Тварини і мікроорганізми
Всього в біосфері
Маса живої речовини поверхні континентів в 800 разів перевищує біомасу Світового океану. На поверхні континентів рослини різко переважають за своєю масою над тваринами. В океані ми спостерігаємо протилежне співвідношення: 93,7% біомаси моря припадає на частку тварин. Це пов'язано головним чином з тим, що в морському середовищі існує найбільш сприятливі умови для харчування тварин. Найдрібніші рослинні організми, які складають фітопланктон і живуть в освітленій зоні морів і океанів, швидко з'їдаються морськими тваринами і, таким чином, перехід органічних речовин з рослинної форми в тваринну різко зрушує біомасу в бік переважання тварин.
Однак за своїм активного впливу на навколишнє середовище жива речовина займає особливе місце і якісно різко відрізняється від інших неорганічних природних утворень, що входять до складу біосфери. Перш за все, це пов'язано з тим, що живі організми завдяки біологічним катализаторам (ферментам) здійснюють, за висловом академіка Л.С. Берга, з фізико-хімічної точки зору щось неймовірне. Наприклад, вони здатні фіксувати в своєму тілі молекулярний азот атмосфери при звичайних для природного середовища значеннях температури і тиску.
У промислових самих умовах зв'язування атмосферного азоту до аміаку (NH3) вимагає температури близько 500 ° С і тиску 300-500 атмосфер. В живих організмах на кілька порядків збільшуються швидкості хімічних реакцій в процесі обміну речовин.
В.І. Вернадський в зв'язку з цим назвав живу речовину формою надзвичайно активованої матерії.
До основних властивостей живого можна віднести:
1. Єдність хімічного складу. Живі істоти складаються з тих же хімічних елементів, що і неживі, але в організмах є молекули речовин, характерних тільки для живої (нуклеїнові кислоти, білки, ліпіди).
2. Дискретність і цілісність. Будь-яка біологічна система (клітина, організм, вид і т.д.) складається з окремих частин, тобто дискретна. Взаємодія цих частин утворює цілісну систему (наприклад, до складу організму входять окремі органи, пов'язані структурно і функціонально в єдине ціле).
3. Структурна організація. Живі системи здатні створювати порядок з хаотичного руху молекул, утворюючи певні структури. Для живого характерна впорядкованість у просторі та часі. Це комплекс складних саморегулюючих процесів обміну речовин, що протікають в строго визначеному порядку, направленому на підтримку сталості внутрішнього середовища - гомеостазу.
4. Обмін речовин і енергії. Живі організми - відкриті системи, які вчиняють постійний обмін речовиною і енергією з навколишнім середовищем. При зміні умов середовища відбувається саморегуляція життєвих процесів за принципом зворотного зв'язку, спрямована на відновлення сталості внутрішнього середовища - гомеостазу. Наприклад, продукти життєдіяльності можуть чинити сильний і строго специфічне гальмівний вплив на ті ферменти, які склали початкова ланка в довгому ланцюгу реакцій.
5. Самовідтворення. Самовідновлення. Час існування будь-якої біологічної системи обмежена. Для підтримки життя відбувається процес самовідтворення, пов'язаний з утворенням нових молекул і структур, які несуть генетичну інформацію, що знаходиться в молекулах ДНК.
6. Спадковість. Молекула ДНК здатна зберігати, передавати спадкову інформацію, завдяки матричному принципу реплікації, забезпечуючи матеріальну спадкоємність між поколіннями.
7. Мінливість. При передачі спадкової інформації іноді виникають різні відхилення, що призводять до зміни ознак і властивостей у нащадків. Якщо ці зміни сприяють життя, вони можуть закріпитися відбором.
8. Ріст і розвиток. Організми успадковують певну генетичну інформацію про можливості розвитку тих чи інших ознак. Реалізація інформації відбувається під час індивідуального розвитку - онтогенезу. На певному етапі онтогенезу здійснюється зростання організму, пов'язаний з репродукцією молекул, клітин інших біологічних структур. Зростання супроводжується розвитком.
9. Подразливість і рух. Все живе вибірково реагує на зовнішні впливи специфічними реакціями завдяки властивості дратівливості. Організми відповідають на вплив рухом. Прояв форми руху залежить від структури організму.
До основних унікальним особливостям живої речовини. обумовлює його високу перетворюючу діяльність. можна віднести:
1. Здатність швидко займати вільний простір. що пов'язано як з інтенсивним розмноженням, так і зі здатністю організмів інтенсивно збільшувати поверхню свого тіла або утворених ними співтовариств (всюдностьжізні).
2. Рух не тільки пасивне (під дією сили тяжіння), а й активне. Наприклад, проти течії води, сили тяжіння, руху повітряних потоків.
3. Стійкість при житті і швидке розкладання після смерті (включення в кругообіг), зберігаючи при цьому високу фізико-хімічну активність.
4. Висока пристосувальних (адаптація) до різних умов і в зв'язку з цим освоєння не тільки всіх середовищ життя (водної, наземно-повітряної, грунтової), але і вкрай важких за фізико-хімічними параметрами.
5. Феноменально висока швидкість протікання хімічних реакцій. Вона на кілька порядків більша, ніж в неживій природі. Про цю властивість можна судити по швидкості переробки речовини організмами в процесі життєдіяльності. Наприклад, гусениці деяких комах переробляють за день кількість речовини, яке в 100 - 200 разів перевищує вагу їх тіла.
6. Висока швидкість оновлення живої речовини. Підраховано, що в середньому для біосфери вона становить близько 8 років (для суші 14 років, а для океану, де переважають організми з коротким періодом життя - 33 дня).
7. Різноманітність форм, розмірів і хімічних варіантів. що значно перевищує багато контрасти в неживому, відсталому речовині.
8. Індивідуальність (в світі немає однакових видів і навіть особин).
Всі перераховані і інші властивості живої речовини зумовлюються концентрацією в ньому великих запасів енергії. В.І. Вернадський зазначав, що з енергетичної насиченості з живою речовиною може змагатися тільки лава, що утворюється при виверженні вулканів
Функції живої речовини. Всю діяльність живої речовини в біосфері можна, з певною часткою умовності, звести до декільком основним функціям, які дозволяють значно доповнити уявлення про його перетворюючої біосферному-геологічної діяльності.
1. Енергетична. Ця одна з найважливіших функцій пов'язана з запасанием енергії в процесі фотосинтезу, передачею її по ланцюгах харчування і розсіюванням в навколишньому просторі.
2. Газова - пов'язана зі здатністю змінювати і підтримувати певний газовий склад середовища проживання і атмосфери в цілому.
3. Окисно-відновна - пов'язана з ростом під впливом живої речовини інтенсивності процесів як окислення і відновлення.
5. Деструктивна - руйнування організмами і продуктами їх життєдіяльності, в тому числі і після їх смерті, як самих залишків органічної речовини, так і відсталих речовин. Основний механізм цієї функції пов'язаний з кругообігом речовин. Найбільш істотну роль в цьому відношенні виконують нижчі форми життя - гриби, бактерії (деструктори, редуценти).
6. Транспортна - перенесення речовини і енергії в результаті активної форми руху організмів. Часто таке перенесення здійснюється на колосальні відстані, наприклад, при міграціях і кочевках тварин.
7. Средообразующая. Ця функція значною мірою являє результат спільної дії інших функцій. З нею, в кінцевому рахунку, пов'язане перетворення фізико-хімічних параметрів середовища. Цю функцію можна, розглядати в широкому і більш вузькому планах. В широкому розумінні результатом даної функції є вся природне середовище. Вона створена живими організмами, вони ж і підтримують у відносно стабільному стані її параметри практично у всіх геосферах. У вужчому плані средообразующая функція живої речовини виявляється, наприклад, в освіті та збереження ґрунтів від руйнування (ерозії), в очищенні повітря і вод від забруднень, в посиленні харчування джерел грунтових вод і т. П.
8. розсіюючої функція, протилежна концентраційної. Вона проявляється через трофічну (поживну) і транспортну діяльність організмів. Наприклад, розсіювання речовини при виділенні організмами екскрементів, загибелі організмів при різного роду переміщеннях в просторі, зміні покривів.
9. Інформаційна функція живої речовини виражається в тому, що живі організми та їх спільноти накопичують інформацію, закріплюють її в спадкових структурах і передають наступним поколінням. Це один із проявів адаптаційних механізмів.
Незважаючи на величезну різноманітність форм, все живе речовина фізико-хімічно єдине. І в цьому полягає один з основних законів всього органічного світу - закон фізико-хімічної єдності живої речовини. З нього випливає, що немає такої фізичної або хімічної агента, який був би згубний для одних організмів і абсолютно нешкідливий для інших. Різниця лише кількісна - одні організми чутливіші, інші менш, одні пристосовуються швидше, інші повільніше. При цьому пристосування йде в ході природного відбору, тобто за рахунок загибелі тих індивідів, які не змогли адаптуватися до нових умов.
Таким чином, біосфера являє собою складну динамічну систему, яка здійснює уловлювання, накопичення і перенесення енергії шляхом обміну речовин між живою речовиною і навколишнім середовищем.