Човешкото здраве зависи от гарантирането на етническите потребности на човека

2. Принадлежност към етнически самостоятелна група (осъзната или неосъзната), материализирана чрез национални традиции: облекло, бит, обичаи и др.

3. Определена численост на етноса, гарантираща неговото устойчиво съществуване.

4. Пейзаж на “родната природа”, който е адекватен на формирането и развитието на етноса: етнически “цъфтящ регион”.

5. Етноекология - запазване и предаване от поколение на поколение традиции, религиозни обреди, организация на населените места и т. н.
Здравето на човека зависи и от възможността да бъдат гарантирани социалните и социално-психологичните потребности на човека:
1. Гарантиране от закона или традициите на гражданските свободи (свобода на съвестта, на възможностите за изяви, на избор на местоживеене, равенство пред обществото и законите и т. н.).

2. Конституционни или традиционни за обществото гаранции за бъдещето на индивида - липса на страх от война или други тежки социални кризи, загуба на работа, промяна в нейната същност, гладуване, лишаване от свобода по политически причини, бандитски нападения, кражби, неочаквани остри или хронични заболявания поради нерационално организирано здравеопазване, инвалидност, разпадане на семейство, нарушаване в неговото планиране и т. н.

3. Морални норми на общуване между хората.

4. Свобода в придобиване на знания и възможности за самореализация, в т. ч. и чрез повишаване на образованието, максимално реализиране на получените знания и т. н.

5. Чувство за необходимост за обществото, а оттам и чувство за пълноценност, т. е морално стимулиране на дейността.

6. Възможност за формиране на социални групи от различни йерархични равнища и свобода на общуването.

7. Осъзнаване на спецификата на пола и възрастта и тяхното място в обществото.

8. Възможности и реализация за повишаване културата, образованието и квалификацията на членовете на семейството като основна насока тази основна единица в обществото да стане регулатор на демографския растеж.

9. Съответствие между изработените в хода на социализациите стереотипи и идеала според с ъществуващите обществени норми.

10. Равномерност на информационно-познавателната среда (без информационно пренатоварване или информационен “вакуум”).

11. Определен социален фон за удовлетворяване от останалите групи потребности на човека.
Направеният обзор показва колко многостранни са потребностите на човека. В същото време се налага тревожен извод: видът Homo sapiens увеличава не само потребностите, но и числеността си, а общият ни дом - планетата Земя - е с ограничена територия, с ограничен капацитет. Последица от това несъответствие са екологичните кризи, които според много специалисти в обозримото бъдеще ще се превърнат в екологични катастрофи - отначало локални, а след това и глобални.
Направеният кратък преглед показва, че видът Homo sapiens, без да осъзнава мястото си в общия ни дом - планетата Земя - като един от 20-те милиона представители на живото вещество, съществува с комплекс от потребности, които са далеч по-многообразни и многократно превишават тези, които са необходими за неговото съществуване като биологичен вид. В стремежа си да реализира екологичен комфорт човекът нарушава обективно действащи екологични закони, в резултат на което се стига до екологични кризи - отначало локални, а след това глобални.
Крайният резултат са промени в биосферата, които схематично могат да бъдат включени в следните категории:
1. Непосредствено въздействие върху видовия състав и числеността на популации от организми по различни причини: като се започне от “правото” на човека да разделя видовете на полезни и вредни и се стигне до тяхната преексплоатация, в резултат на която числеността на растения и животни спада под критичния минимум и видът е обречен на изчезване.

2. Промени в наземните екотопи, изсичане и изгаряне на гори, разораване на големи площи, химизация, напояване и др. Мероприятия, които коренно променят жизнената среда на биоценозите.

3. Промени в акваториите - сладководни и солени, в резултат на което се променят неблагоприятно условията на съществуване и намалява видовото разнообразие на хидробионтите.

4. Промени в кръговрата и баланса на химичните елементи в биосферата, като се променя преразпределението на химичните елементи както в горните слоеве на литосферата, така и във водните екосистеми.

5. Синтез и използване в практиката на нови химични съединения, някои от които са изключително токсични (например р-диоксина).

6. Промяна в енергетиката на екосистемите и биосферата, като се нарушава топлинния баланс на биосферата, а в редица екосистеми топлинното замърсяване достига мащабите на еколгична катастрофа.

Живото вещество е уникалното разнообразие от растителни, животински видове и микроорганизми. Цялото разнообразие на живи организми и продукти от жизнената им дейност Вернадски нарича живо вещество. Той подчертава неговото определящото значение за съществуването и еволюцията на биосферата.

При определяне на масата и на химичния състав на живото вещество и на неговите представители следва да се има предвид сложността на проблема, който произтича от множество фактори: видови, а както показват някои проучвания и породни и индивидуални особености в съдържанието на определени химични елементи. Следва да се подчертае различието на основен компонент в живите организми – водата, която варира от над 99 % във фитопланктона, съдържа се в количество около 60 % в стволовете на дърветата и се ограничава до 8 − 10 % в семената на растенията.

По тази причина като критерий за преценка на съдържанието на химични елементи се

приема масата им след изсушаване при температура 102 – 105° С, а според новите методи при температура 65 – 70° С. При тези изследвания се прилага следващия по масова приложимост критерий в екологията, биохимията и биогеохимията (след определяне на свежата биомаса, която е първия критерий, но с основание се оспорва неговата обективност поради различията в количеството на водата в различните организми). В много случаи характеристиката на основни биогеохимични процеси и на биологични и биохимични показатели се основава на определяне на условно суха биомаса. Следва да се подчертае, че при екологичните изследвания като основен критерий се приема количеството и разпределението в пространството на свежата биомаса, тъй като обективно тя е резултат от еволюцията на живото вещество на определена територия или акватория.

Както се вижда от таблицата в сухата биомаса (СБ) въглеродът е около половината от основните макромолекули от многообразие на видовете, които формират биоценозите на сушата на планета.

Много автори са привърженици на метода за определяне на химичната нееднородност като се елиминира количеството на 4-те основни елемента: въглерод, водород, кислород и азот и останат елементите, включени в понятието минерализиран остатък или пепел. След изгаряне при определена температура (260 − 320° С) остават химични елементи, които се съпоставят със съдържанието им в съответния литосферен участък.

Следователно химичната нееднородност на живото вещество може да се прецени по три критерия:

• 
  Съдържание на химични елементи в свежа биомаса – метод широко прилаган в екологията;
  
• 
  Съдържание на химични елементи в изсушена биомаса – елиминира се водата, която е основен компонент на всяка клетка;
  
• 
  Съдържание на сухо вещество в биомасата след опепеляване, т.е. като се елиминират органичните молекули, които са преобладаващи.
  

Според Базилевич (1974), Добродеев и Суетова (1976) количеството на живото вещество е 6,25 . 10¹² t; съдържанието на абсолютно сухо органично вещество – 40 % от свежата биомаса; общата маса на сухото вещество е 2,5 . 10¹² t, средното съдържание на пепел 5 % от масата на органичното вещество или общото количество на химичните елементи съдържащи се след изгаряне на органичните вещества е 0,125 . 10¹² t. Сега е известно, че доминиращата част от живото вещество е представена от висшите растения на сушата. Биомасата на обитателите на Световния океан е 1 % от масата на растенията на сушата на планетата. Характерна особеност на живото вещество в Световния океан е, че биомасата на консументите превишава биомасата на фотосинтезиращите организми. Според Романкевич (1988) общата биомаса на животните и бактериите в Световния океан е приблизително 4,5 . 10⁹ t, а биомасата на растенията 3,5 . 10⁹ t. Преобладаващата част от масата на биопродуцентите е фитопланктона. Масата на наземните животни е само 1 % от фитомасата. По тази причина основен акцент при анализиране на количество и особено химичния състав на живото вещество са растителните организми. Към писаното по-горе за разпределението на химичните елементи следва да допълним, че абсолютно сухата биомаса се състои от 95 % органични вещества и 5 % химични елементи, съдържащи се в пепелта. През последните години се съобщават тревожни данни за намаляване с 25 % на растителната биомаса на сушата в резултат на човешката дейност. По тази причина сега количеството на фитомасата на сушата се е ограничило до 1,88 . 10¹² t сухо вещество, в което се съдържат 94 . 10⁹ t химични елементи в пепелното съдържание, 865 . 10⁹ t въглерод и 36 . 10⁹ t азот. Тази ”фотография” на живото вещество като количество, не изчерпва проблематиката на биогеохимията, тъй като от изключително значение е установяването на химичния състав на отделните организми и на живото вещество като цяло и от друга страна причините за химичната нееднородност. Доказано е, че химичният състав на живите организми не е статична величина, а се характеризира със сложна динамика, в която са включени множеството фактори, които я определят, като на първо място това е химичният състав на местообитанието. По тази причина, успоредно с установяване на кларковете е необходимо да се установят основни характеристики на геохимичното взаимодействие: селективност и интензивност при движението на химичните елементи в отделни трофични равнища на живото вещество, количествено определяне на масообмена между живото вещество и неживите компоненти на биосферата и въз основа на тази информация да се направи оценка на особеностите в масообмена

Още през 18 век се установява, че структурата на живите организми включва химични елементи, които имат атмосферен произход: кислород, въглерод, азот. Усъвършенстването на аналитичните методи показва, че основни компоненти на живите организми е водата и органичното вещество, т.е. сложни химични съединения на въглерода. Установено е, че всеки организъм съдържа определено количество елементи, които след изсушаване и изпепеляване остават като остатък (пепел). Основен източник на тези елементи е земната кора.

Разтворимите във вода соли, жизнено необходими за организмите, известни като биогенни соли съдържат необходимите за биоценозите биогенни химични елементи. Значението на различните биогенни химични елементи не е еднакво. Най-голямо екологично значение за автотрофните организми на сушата имат солите на калия, а за хетеротрофните на азота. Биологично активни и необходими са солите на калция и фосфора за животните, тъй като те формират опорните структури на организма. В относително големи количества са необходими и натрий, хлор, сяра, магнезий и др. Всички те се означават като макроелементи.

Освен тях за жизнената дейност на организмите са необходими химични елементи в малки количества, които се означават, като микроелементи. Независимо от това, че те се съдържат в организмите в количества по-малки от 0,01 % от биомасата те са абсолютно необходими и в много случаи представляват ограничаващ екологичен фактор. Все още потребностите на живите организми от биогенни микроелементи не са напълно проучени. Вернадски през 1922 г. обобщава натрупаната дотогава информация в книгата ”Химичен състав на живото вещество във връзка с химията на земната кора”. На риторичния въпрос: от какво е съставен човешкия организъм авторът отговаря с думите на немския физиолог Дюбуа-Реймон, който нарича човека ”одушевена вода”. Три четвърти от биомасата на човешкия организъм е вода. Ако към нея прибавим въглерода, калция и азота, тези пет елемента са 97,4 % от човешкия организъм. Преди 60 години Вернадски доказва наличието на 24 елемента в човешкия организъм, преди две десетилетия само в зъбите са открити 43 елемента, а освен това още 25 елемента в зъбната тъкан. През 1964 г в кръвния серум на здрави хора на възраст 35 години са доказани 78 елемента. Забележително постижение в биогеохимията е фактът, че почти всички елементи от таблицата на Менделеев се откриват както в литосферата, така и в хумуса (продукт от жизнената дейност), и в капката кръв, и в морската вода. Това разпределение на химичните елементи Вернадски нарича ”микрокосмическа смес” и го дефинира: в малки дози навсякъде. Важен резултат от многостранните изследвания по биогеохимия е уникалността на химичния състав на отделните представители на живото вещество. Тази уникалност дава основание на Руел-старши преди две столетия да предложи класификацията на организмите да се основава на химичния им състав. Неговото предложение е известните биологични методи на класификация да бъдат заменени с химични анализи. Независимо, че привърженици на тази идея има и сега (Виноградов, 1980) тя не е намерила практическо приложение. Многобройните изследвания позволяват да се установи уникална особеност на живите организми: химичният им състав се съхранява и когато те се интродуцират в екотопи с различен химичен от този, при който е преминала еволюцията им. Посочва, че всеки вид притежава особена ”памет” за възпроизводство със строго определен химичен състав, което е свързано със селективен избор на определени химични елементи. С това се обяснява афинитета на царевицата и хвоща да концентрират в клетките си злато, на цвеклото и тютюна – литий и т. н. В много случаи все още не може да се открие екологичния смисъл на това концентриране. Виноградов дава следното обяснение: ”Химичният състав на организма запазва признаците на своя произход”, в т. ч. и химичния състав.

Изучаването на химичния състав на живото вещество е продължителен процес, който е свързан с прилагане на все по-съвършени методи и респективно различия в получените резултати. Бондарев (1984) отбелязва, че от таблицата на Менделеев могат да се диференцират 21 биофилни елемента, т. е. елементи, които задължително участват във всички представители на живото вещество. Това са преди всичко кислорода, водорода, въглерода, азота и сярата – петте основни елемента, от които се синтезират белтъчните молекули. Широко е разпространението и на фосфора, хлора, магнезия, калия, натрия, и желязото. Останалите десет представляват микроелементи: йод, бор, ванадий, цезий, манган, мед, цинк, молибден, кобалт и селен. Ейстер (1985) посочва 10 микроелемента, необходими за жизнената дейност на растенията, които могат да бъдат включени в три категории:

1. Необходими за фотосинтезата – молибден, бор, кобалт, манган, желязо, хлор, цинк, ванадий;

2. Необходими за азотната обмяна – молибден, бор, кобалт, желязо;

3. Необходими за други обменни процеси – манган, бор, кобалт, мед и силиций.

Повечето от тези микроелементи са необходими и за жизнената дейност на животните.

Познанията за значението на отделните химични елементи, съдържащи се в почвата, атмосферата и хидросферата и участващи посредством трофичната верига в структурата, както на автотрофните, така и на хетерофните организми се променя. През 1997 г. е доказано, че за жизнената дейност на растенията и висшите животни са необходими следните химични елементи:

Макроелементи:

• 
  За животните: C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg, Na, Cl
  
• 
  За растенията: C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg
  

• 
  За животните: As, Co, Cr, Cu, F, I, Fe, Mn, Mo, Ni, Se, Sn, V, Zn
  
• 
  За растенията: B, Cl, Co, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, Na, Zn.
  

Променя се преценката за биологичното значение на някои елементи. Известно е значението на арсена, един от токсичните елементи, който в минимални концентрации бе прилаган за стимулиране на хемоепоезата, т. е. за борба срещу едно от проблемните заболявания, каквото е анемията. По-късни изследвания показват, че арсенът участва активно в обмяната на нуклеиновите киселини, т. е. участва в синтеза на белтъчините и е необходим за синтеза на хемоглобина, независимо, че не участва в неговата молекула. Сега се приема, че силно токсичният живак е необходим за синтеза на ДНК в клетките на висшите животни, а кадмия регулира съдържанието на кръвната захар. Остротата на зрението зависи от наличието на селен в организма.

Задоволяването на потребностите на организма от минерални вещества зависи от тяхното съдържание в почвата и от възможността за усвояването им от различните организми. Проблемно заболяване при хората достигнали определена възраст е остеопорозата – повишената чупливост на костите. Проучванията показват, че дефицита на калций и фосфор в почвата, растенията или водата за пиене е изключение, а причината за заболяването е нарушените физиологични механизми за усвояване на калция и фосфора от храната и водата. В други случаи, особено при микроелементите решаващо значение има дефицита на определен микроелемент в почвата или водата за пиене. Началото на изучаването на биологичната роля на микроелементите, като изключим проучванията на Либих, които се базират не достатъчно чувствителна аналитична техника и апаратура, е положено от основателя на биогеохимията Вернадски. Той пръв е посочил съществуването на биогеохимични провинции, с което обяснява възникването на заболявания, наречени биогеохимични ендемии, проявяващи се там, където има излишък или недостиг в почвата на определени химични елементи, необходими в определени количества за нормално развитие на животните и човека. Наличието на флуор във водата е необходимо условие за функциониране на костната тъкан и особено за формиране на зъбите. Когато количеството на флуора е под 1 mg / l вода настъпват заболявания. Когато обаче превиши 3,5 mg / l този микроелемент също предизвиква заболявания по хората и по животните. Има данни, че незначителното замърсяване на въздуха и почвата с никел (от никелираните детайли на автомобилите) е причина за стерилитет при мъжете и нарушаване на възпроизводителните функции на жени, живеещи в региони с повишена степен на замърсяване с никел.

Въз основа на проучвания в конкретни екосистеми и моделиране при лабораторни условия е проучено екологичното въздействие на редица микроелементи (йод, флуор, мед, кобалт, селен и др.), при липса на които настъпват тежки нарушения в организма на животните. При превишаване на определени концентрации е установено отровно действие за растенията, животните и човека на бора, арсена, молибдена, мангана, селена, стронция и др. Значението на повишените концентрации на микроелементите е особено подчертано в райони с интензивно развита промишленост или активен транспорт. В резултат на антропогенната дейност в различна степен се повишава съдържанието на микроелементи, като тяхното количество и вид се определят от особеностите на стопанската дейност на хората.

Съвременните представи за количествата на разсеяните елементи във фитомасата на сушата са представени в следната таблица:

Група елементи	Маса, млн.т.
I. Mn	100 n
II. Sr, Zn, Ti, B, B, Cu	10 n
III. Zr, Br, F, Rb, Pb, Ni, Cr, V, Li	n
IV. La, Y, Co, Mo, I, Sn, As, Be	0,1 n
V. Se, Ga, Ag, U, Hg, Sb, Cd	0,01 n

Данните в таблицата, според нейния автор Доброволский (1998), независимо че не са достатъчно точни, тъй като са получени при изследване преди всичко на вегетиращите органи на растенията, показват забележим феномен: химичната нееднородност на разсеяните елементи в растенията включва стойности от 100 n концентриране до 0,01 n разсейване. Значително по-малки са различията в кларковете на основните химични елементи, съдържащи се в растителната биомаса (в 1 . 10⁹ t); сяра – 9, фосфор – 3,8, калций – 28,2, калий – 20,7, магнезий – 6,0, натрий – 2,3, хлор – 3,8, силиций –5,6, алуминий – 0,6, желязо – 0,5.

Химичната нееднородност се проявява и като се сравнява съдържанието на основни и разсеяни химични елементи в наземните и водните организми. В организма на хидробионтите (в % от сухата биомаса) средните концентрации са основните химични елементи са както следва: С – 50,1; Н – 7,4; О – 29,1; N – 10,4; S – 2,0. Проучванията на Боуен (1988) потвърждават тезата, че във фитомасата на Световния океан, в сравнение с растителността на сушата концентрацията на основните химични елементи след опепеляване е значително по-висока, като особено значими са различията по отношение на натрия, магнезия, хлора и сярата. Според Боуен (1988) в сухата биомаса на водораслите съдържанието на основните химични елементи (в % от сухата маса) е както следва: К – 5,20; Na – 3,30; Si – 2,00; S – 1,20; Ca – 1.00; Mg – 0,52; Cl – 0,47; P – 0,35.

Значително по-високи са концентрациите и на разсеяните химични елементи. Стотици пъти по-високо е съдържанието на йод и бром в клетките на фотосинтезиращите хидробионти, а десетки пъти е по-висока концентрацията на някои тежки метали (кадмий, цинк, живак, олово, ванадий и др.).

На нея е представено съотношението между средните концентрации на разсеяните елементи в растенията на сушата и океана. В лявата част на фигурата е разположена констелацията от елементи, които се характеризират с повишена концентрация във фотосинтезиращите организми на организмите в океана, а в дясната – на съответните елементи в екосистемите на сушата. Тази фигура, резултат от обобщаване на многобройни изследвания, е най-показателното представяне на химичната нееднородност на живото вещество на сушата и в Световния океан.

При анализиране на химичната нееднородност на химичните елементи в живото вещество следва да се имат предвид и множество други фактори, които за съжаление недостатъчно са изучени. От една страна изследванията потвърждават известния факт, че химичната нееднородност се определя от количеството на съответните микроелементи в жизнената среда, но в много случаи освен дефицита или излишъка от особено значение е наличието на химични елементи които са със синергично или антагонистично действие. Тази основна доктрина на биогеохимията изисква допълнителни изследвания. Освен това съществуват и видови и индивидуални различия, както и различия в зависимост от възрастта и физиологичното състояние на организма.

Ковалский (1963) доказва, че в организма на асцидидите от Черно море концентрацията на ванадий е между 8 и 100 пъти и на оловото между 10 и 80 пъти над установената при същите организми в Охотско море. Тази информация е значима за бъдещите изследвания, тъй като след като се приеме като реперна концентрация тази на съответните организми в Охотско море се установяват различия които са от порядъка на два математически порядъка. В подкрепа на тези разсъждения е информацията на Ездакова (1976), че средната концентрация на литий в тревните съобщества в басейна на река Заравшан (Средна Азия) се променят стократно.

Съществуват и различия в разпределението на химичните елементи в отделните органи на растенията. Химичната нееднородност се проявява като на фоновите участъци различията са от порядъка 10, а в биогеохимичните аномалии химичната нееднородност достига 100 и повече пъти различия в концентрацията на отделните органи и тъкани на растенията.

Важна особеност при характеризиране на химичната нееднородност е установения от Ковалски (1979) факт, че при едни растения е възможно натрупване в клетките на химични елементи, пропорционално на концентрацията им във външната среда, като се установява селективност и натрупване в отделни органи и тъкани. В много случаи ниските концентрации при натрупване в клетките стимулират жизнената дейност на растенията и тяхната продуктивност, а след това следва стадий на потискане и крайния резултат при продължаващо нарастване на концентрацията е гибел на растението или на цялото растително съобщество. При други растения след достигане на определена концентрация започват да функционират механизми, които са пречка за по-нататъшно натрупване на химични елементи в органите и тъканите. Тези видови различия дават основание на Ковалски (1974, 1975) да диференцира тези граници до които растенията натрупват химични вещества, като физиологични бариери на поглъщане. Смята се, че ограниченото натрупване е характерно за хлорофилсъдържащите части и репродуктивните органи на растенията, а неограниченото – за корените, кората и понякога дървесината от стволовете на дърветата.
Необходимо е да се посочат две особености за растенията в екотопи с биогеохимични аномалии. Виноградов (1989) доказва, че в границите на аномалното повишение на определен химичен елемент в почвата всички растения (но в различна степен) се характеризират с повишено съдържание на съответните елементи. Втората особеност е, че някои определени видове се характеризират със значително по-високи концентрации на химичните елементи, които са причина за дефиниране на съответната територия като биогеохимична провинция. Този факт дава основание да се предполага, че е възможно в процеса на еволюцията да се формират видове, които ефективно използват високите концентрации от токсични елементи, т.е. наличието на тези елементи в жизнената им среда се превръща в необходимо условие.

Адаптацията на растенията към промените в химичния състав на жизнената им среда се характеризира освен с видови и със сортови и индивидуални особености. В Института по царевицата край Кнежа са правени опити с различни сортове царевица. Установено бе, различните сортове от тази култура концентрират в различна степен оловото, което за условията на експеримента е в еднакви концентрации на отделните опитни полета и при еднакви други физикохимични характеристики на почвата. Съществуват и индивидуални различия. Опитите на Ковалски (1974) показват, че в засушливите ландшафти на Армения в биогеохимични провинции с повишено съдържание на молибден. Изследвани са две култури Pytethrum parthenifolium и Hypericum perforatum, които се отличават със слабо концентриране на молибдена. Опитите показват, че в пепелта на повече от 60 % от изследваните екземпляри от първата култура съдържанието на молибден е по-ниско в сравнение с почвата и само 29 % по-високо. При втората култура по-ниско съдържание на молибден е установено при 12 %, а повишено при 70 %. Тези опити дават основание за твърдението, че адаптацията независимо, че е еднотипна като процес се характеризира с индивидуални особености, в случая свързани с понижено асимилиране на разсеяния метал. При тези изследвания е анализирано съдържанието на молибден в бобови култури, в които резултатите са еднозначни – концентриране на метала в клетките на растенията.

Изучаването на химичната нееднородност следва да се задълбочи и като се проучи освен количеството на биогенните елементи и съединенията, които се образуват. Деветдесет процента от енергията на първичната биологична продукция е концентрирана във въглеродсъдържащите съединения. Тези съединения са различни: най-усвоимото от хетеротрофните организми и с относително малка устойчивост в околната среда е глюкозата, а най-стабилни, но за сметка трудно усвоими са лигнина и целулозата. Очевидно е, че анализите трябва да включат и диференциране в такъв аспект на съединения с еднаква емпирична формула С₆Н₁₂О₆. По аналогичен начин следва да се прави екологична и биогеохимична преценка на азотсъдържащите съединения. Като резултат от жизнената дейност на бозайниците се отделя карбамид. Това азотсъдържащо съединение не е в състояние да задоволи потребностите от азот на животните с прост стомах. Те се нуждаят аминокиселини, т.е значително по-сложни азотсъдържащи органични вещества, някои от тях (лизин, метионин, триптофан и др.) са незаменими, т. е. функционирането на клетките е невъзможно без тяхното внасяне в организма чрез храната.

Движението на химичните елементи, респективно химичната нееднородност на живото вещество особено контрастно се проявява при сравнение на автотрофните и хетеротрофните организми. След като се приеме като доктрина, че в живото вещество на планетата се установяват всички основни и разсеяни елементи (тезата на Вернадски че живото вещество включва всички химични елементи), следват изследвания, които показват, че тяхната биологична роля не е еднаква.

През 1937 г Уъб и Ферон (1937) обобщават данните за състава на живото вещество на Земята, което е възможност да бъдат диференцирани нутритивните макро- и микроелементи. Във втората група са включени елементи с доказана физиологична активност: мед, цинк, манган, бор, молибден, кобалт. Успоредно с това били посочени елементи, които са установени в различни представители на живото вещество, но ролята на които тогава не е била изяснена. Тези изследвания дали възможност да се формира закона за нееднакво биологично значение на главните и разсеяни елементи в живото вещество.

Ковалски (1974) и неговите последователи (в т. ч. и в България Габрашански –1989), разделят разсеяните елементи в организма на бозайниците на две групи. Първата група включва цинк, мед, йод, манган, ванадий, молибден, кобалт и селен, незаменимостта на които е доказана. По-голямата част от доказаните в организма разсеяни елементи се отнасят към втората група. Тяхното биологично значение предстои да бъде проучено и дефинирано. Усъвършенстването на методите на изследвания дават основание да се приеме, че в хетеротрофните организми са открити в минимални количества и други химични елементи, но без точна информация за тяхното количество: скандий, ниобий, тантал, волфрам и някои други елементи.

Изследванията доказват интересен факт: физиологичното значение на диспергираните елементи не се определя от тяхната концентрация в организма. Кобалтът, който е необходим за синтеза на витамин В₁₂ в организма е само n (10^-5 – 10^-6) % от масата на сухото вещество, като биологично активно съединение е с много по-значима роля в сравнение със стронция, съдържанието на който е хиляди пъти повече.

Съвременните представи за ролята на микроелементите в живото вещество е, че аналогично на кристалите, в които част от тези елементи не се вписват в кристалната структура, докато други са част от кристалохимичните характеристики на минерала и в живото вещество едни от микроелементите са с доказано биологично активно действие и подчертано значение, докато останалите остават все още загадка, тъй като не е известно биологичното им значение за съществуването на живота.

Внасянето на биогенни елементи чрез храната от автотрофните в хетеротрофните организми, а след това преминаването през различните хетеротрофни равнища може да е свързано с промени в съотношението между микроелементите, но е причина за промяна на тяхното биологично значение.

Вернадски (1926) посочва, че живото вещество, което трансформира и акумулира лъчиста енергия, получавана от космоса, се превръща в особено активен агент, тъй като разпределя и освобождава натрупаната енергия под формата на свободна енергия, която извършва определена работа. Тази работа се заключава в осъществяването на геохимичните изменения, които настъпват в резултат на съществуването и еволюцията на живото вещество. В основата на учението на Вернадски на биосферата е схващането за планетарната геохимична роля на живото вещество. Той посочва, че живите организми взимат участие в преразпределянето на химичните елементи, в образуването на някои видове скали и минерали, като осъществяват и някои специфични геохимични дейности: окислително-възстановителна, газова, концентрационна, разрушаване и синтез.

Като се има предвид масата на абиотичните компоненти на биосферата, може да се направи погрешен извод, че живото вещество, което е с малка маса (в сравнение с другите компоненти) е с ограничено въздействие. Жизнената дейност на живото вещество и неговото въздействие в биосферни мащаби се преценява обаче не за кратко време, а за геологични периоди. Установено е, че ако от 1 m² суша първичната биологична продукция (растителна биомаса) за една година е 100 g и се допусне, че тя се натрупва непрекъснато и без да бъде променяна, за 10 000 години тя ще достигне 1 t, а за 200 млн. години – 20 хил. t. При характерната за растителната биомаса плътност това означава стълб, висок 40 кm. В биосферата и в природните екосистеми тази органична материя непрекъснато се разгражда. При 5 % пепелно съдържание на фитомасата се оказва, че само на този квадратен метър за този период са преработени 1000 t минерални вещества. За много природни екосистеми е характерна значително по-голяма биологична продукция, което означава няколкократно по-интензивен кръговрат на химичните елементи.

Този пример илюстрира обективната преценка на Вернадски, който пише: ”На земната повърхност не съществува химична сила, по-постоянно действуваща и затова по-могъща с крайните си резултати от живите организми, взети като цяло. Цялото битие на земната кора е обусловено от живота”…

1. Най-съществен е газообменът в природата. Голяма част от газовете на атмосферата имат биогенен произход: азотът, кислородът, водородът, метанът, амонякът, сероводородът, въглеродният двуокис. Тяхната поява или баланс в атмосферата се дължат на жизнената дейност на организмите. От особено значение е дейността на автотрофните организми, които при фотосинтезата свързват въглеродния двуокис от атмосферата в молекулите на сложните органични съединения, като отделят молекулен кислород. В неразложените остатъци от тези организми (каменни въглища, нефт и др.) се включва въглеродът, взет от атмосферата. Относително високото съдържание на кислород в атмосферата е следствие от жизнената дейност на фотосинтезиращите организми в продължение на последните 600 млн. до 1 млрд. години.

2. Подчертано е значението на живите организми за включване на калция, в резултат на което са се получили огромни залежи от органогенни варовици (калциев карбонат), които се срещат навсякъде по планетата и могат да достигнат дебелина няколко километра и площ няколко десетки квадратни километра.

3. Активно е въздействието на живото вещество върху неорганичните съединения, като в резултат на химични преобразувания се образуват сероводород, пирити и др.

4. Голямо е значението на окислителните процеси, осъществявани от живите организми, в резултат на които органичните съединения, от една страна, се разграждат и се образуват неорганични соли, при което химичните елементи се връщат в литосферата, атмосферата и хидросферата в неорганична форма, а от друга се променя съставът на атмосферата.

5. Находищата на много химични елементи, които обикновено са разсеяни, са резултат от натрупването им в редица представители на живото вещество (главно микроорганизми).

6. Съществено значение има и обратният процес на разсейване на химични елементи по земната повърхност и особено на жизненоважните микроелементи, който е следствие от жизнената дейност на живото вещество и преди всичко на хетеротрофните организми.

Биологичната продукция, нейния синтез, трансформация в отделните трофични равнища и разграждането е една от планетарните функции на биосферата. Другите произтичат от Закона за биогенната миграция на атомите, открит от Вернадски съгласно който ”миграцията на химичните елементи на земната повърхност и в биосферата, като цяло се осъществява при непосредствено участие на живото вещество или преминава в среда, геохимичните особености на която са обусловени от живото вещество”. За съществуването на човечеството подчертано значение имат още две общопланетарни функции, произтичащи от посочения по-горе закон: поддържане на оптимален хидрологичен режим и газов състав на средата, на първо място, и биологично самопречистване – на второ. Още Вернадски и Сукачов пишат, че ”живото вещество само си създава условия за развитие”. Особено важно е да се подчертае, че биосферата следва принципите на ”безотпадъчното производство”. Регулаторните и механизми са толкова съвършени, че ако се изключи човешката дейност, развитието на живото вещество се осъществява в условията на равновесие и без отделянето на отпадъчни продукти. През последните години редица автори (Реймерс, 1994 и др.) са на мнение, че ”безотпадъчно производство” в природата не съществува, тъй като в екосистемите и биосферата се внасят енергия и материя, като се отделят в космическото пространство газове. Освен това се акумулира и съхранява енергия в хумуса и в находищата от изкопаеми горива, образуват се и утаечни скали, поради което няма основание за преценка, че съществува цялостен кръговрат на материята в биосферата. Тези констатации са основание да се формулира Правилото за незатвореност на биотичните кръговрати, съгласно което ако съществуваше напълно затворен кръговрат на материята не би съществувала еволюция на биосферата. Пример за обективността на това правило е факта, че всяка година от почвата се губи средно 4,6 млрд. t въглерод, поради което съдържанието на въглерод в почвата се е понижило от 2 014 млрд. t в доисторическия период до 1477 млрд. t в края на 70-те години.

В надорганизмовите равнища на организация на живото вещество решаващо значение има не систематичната принадлежност на изследвания вид или видове, а тяхното място в сложните биологични структури, каквито са биоценозите и биосферата. Независимо от това, елементарните познания за систематиката на организмите, съвкупността на които формира генофонда, са необходими за пълноценно възприемане на информацията за сложните и многообразните връзки между представителите на живото вещество на всяко от трофичните равнища. Тази информация е необходима и с оглед познаване на биологичното разнообразие. Изучаването и опазването на видовото разнообразие е приоритет в природозащитната дейност в България. Специалистите посочват изключително важна особеност на българската природа: 5 % от растенията са ендемити /значително повече в сравнение с други страни/. Ендемити са 8,8 % от видовете насекоми, но този процент се прценява като значително по-малък от реалния.