Экологический портал

Главная страница экологического портала Правила карта сайта Обратная связь
Навигация по сайту
Это интересно!
Присоединяйся!
Наш опрос
Как вы связаны экологией ?
Работаю экологом.
Учусь в институте на эколога.
Изучаю экологию в школе.
Участвую в олимпиаде по экологии.
Просто увлекаюсь экологией.
Никак не связан с экологией.

Сейчас на сайте
Сейчас на сайте:
Пользователей: 0
Отсутствуют.
Роботов: 1
Yandex
Гостей: 6
Всех: 7
Именниников сегодня нет

Геохимическое единство природной среды и жизни организмов

 Экологические статьи » Учение о биосфере  28-01-2011, 14:17  Author: BlogDix
Важнейшими задачами биогеохимического и экологического изучения живого и биогенного вещества являются выяснение роли отдельных элементов и их семейств в развитии и жизнедеятельности организмов; выделение химических элементов, имеющих наибольшее значение для растений, животных и человека; установление участия отдельных химических элементов в выполнении биохимических функций; изучение причин избирательной концентрации химических элементов отдельными органами; выяснение биогеохимических факторов и процессов, с которыми связаны геоэкологические эндемии растений и животных, заболевания человека; классификация элементов на основе их биогенных свойств.
Несмотря на исключительную важность этих проблем, мы пока не в состоянии дать исчерпывающую характеристику биогенных свойств ряда химических элементов из-за отсутствия необходимых данных. Тем не менее ряд идей и разработок в этой области заслуживают внимания, и мы их кратко рассмотрим.
Глубокие и детальные исследования закономерностей распространения химических элементов в биосфере и их роли в развитии организмов принадлежат выдающемуся советскому геохимику А. П. Виноградову.
Согласно его подсчетам, наибольшая доля в составе живого вещества организмов приходится на кислород — 70%, углерод—18%, водород — 10%, остальная масса представлена большим количеством элементов. Из них в количестве 10—1% содержатся Si, Al, Fe, Са, Ва, Мп, S, Cr, Р, в количестве 1—0,1% N, Mg, К, Na, CI, Zn, В, I, V, Си и др. Основную массу живого вещества составляют те химические элементы, которые .легко образуют газы и пары атмосферы пли воднорастворимые соединения главных ионов гидросфер (H+, ОН-, СО32-, SO32- .Cl-, S032-, РО43-). Все другие химические элементы, в том числе редкие и рассеянные, находятся в организмах, как правило, пропорционально не валовому содержанию в биосфере (породах, почве, воде, воздухе), а количеству их ионов в этой среде; основной причиной низкого содержания в организмах ряда элементов (таких, например, как Ti, Zr и др.), широко распространенных в земной коре, является то, что они не дают практически растворимых в условиях биосферы минеральных соединений, доступных организмам. Анализируя закономерности распространения химических элементов в связи с Периодической таблицей Д. И. Менделеева, А. П. Виноградов указывает, что количественный химический элементарный состав живого вещества есть периодическая функция атомного номера. Кривая, построенная в координатах «атомный номер — логарифм содержания», имеет правильные периоды с максимумами и минимумами, что более четко проявляется при раздельном сопоставлении четных и нечетных элементов. Все элементы, находящиеся в максимумах концентрируются организмами. Важным выводом А. П. Виноградова является то, что биологическая значимость элементов определяется их химическими свойствами. Потребление организмами химических элементов обусловлено длительной историей возникновения и развития видов и изменением геохимической среды.
На основании данных А. П. Виноградова и других ученых основные положения о взаимосвязи между организмами и геохимической средой сводятся к следующему:
в историческом развитии биосферы между живым веществом и средой установились определенные биохимические отношения;
адаптированные к среде организмы могут содержать многие элементы в значительных количествах;
многие катионы, отвечающие низким степеням окисления (например, Fe2+, Со2+ и др.), могут быть менее ядовиты для организмов, чем катионы, отвечающие высоким степеням окисления (Fe3+, Со3+), потому что расширимость первых больше, чем вторых;
для анионов наблюдается обратное явление: организм лучше переносит анионы, отвечающие высшим степеням окисления (например, РО3- SO2-и т д но не POf- SOF и др.).
Итак, существует неразрывное единство между геохимической средой и жизнью, т. е. между организмом и внешней средой. Это единство определяется геохимической и биогенной миграцией вещества и энергии в окружающей среде. Специфика этого единства отражается в адаптации и приспособляемости живых организмов к условиям геохимической среды, их морфологической изменчивости в зависимости от окружающих условий. Геохимическая среда определяется степенью концентрации химических элементов организмами, массой живого вещества и его геохимической энергией; геохимическая энергия жизни во многом зависит от интенсивности протекания в организмах биохимических процессов обмена вещества, от механизмов абиотического и биотического круговорота вещества и энергии в биосфере.
Идея единства геохимической среды и жизни по-новому освещает роль геохимических факторов в развитии и эволюции биосферы, ее количественные и качественные изменения. Это единство определяет также формирование в биосфере-экосфере геоэкологических систем и территорий. Палеогеохимическое и экологическое изучение биосферы позволяет говорить о том, что жизнь на Земле возникла в ранние периоды развития Земли и в восстановительных (бескислородных) условиях. Позднее (более 2 млрд. лет назад) в ходе развития живого вещества и процессов фотосинтеза появился свободный кислород, совершенствовалась способность растительного покрова использовать лучистую энергию Солнца и химические ресурсы минерального питания; формировалась физико-географическая, геологическая, геохимическая и биологическая структура биосферы. Поступательное развитие жизни от ее зачатков до настоящего времени проявилось следующим образом: увеличивалось разнообразие видов и особей живых существ, изменялась их биомасса, усложнялись структурная организация биоценозов (сообществ) и взаимоотношения между продуцентами, консу-ментами и редуцентами, благоприятствующие равновесному развитию биосферы; совершались коренные преобразования неживой части биосферы, ее литосферы, гидросферы и атмосферы и их неорганических и органических продуктов; биогенная форма миграции химических элементов приобретала важнейшее значение в круговороте веществ и энергии в биосфере.
А. П. Виноградов сформулировал понятие биогеохимических провинций, В. В. Ковальский с учениками разработал систему биогеохимического районирования биосферы, ввел понятие таксонов биосферы: регионы биосферы (таксоны первого порядка), субрегионы биосферы (таксоны второго порядка) и биогеохимические провинции (таксоны третьего порядка). Последние составляют часть субрегионов биосферы, характеризуемую экстремальными (крайними) геохимическими условиями и определенными постоянными реакциями оргаппзмов (эндемические заболевания, морфологическая изменчивость, уродства, возникновение мутантов и пр.). Специфика биогеохимических провинций (т. е. уровень концентрации и состав в них химических элементов) может быть обусловлена многими факторами: составом почвообразующйх пород и природных вод, геохимической деятельностью биоценозов растений и животных, интенсивностью процессов выветривания, выноса и накопления в ландшафтах химических элементов и их соединений, характером биогенного круговорота вещества в биосфере, концентрационными способностями организмов » др.
Биогеохимические провинции отражают в определенной мере эволюцию флоры и фауны и развитие геохимической среды отдельных регионов биосферы. Избыток или недостаток тех или иных элементов оказывал влияние на отбор и распределение организмов по отдельным областям, их адаптацию и изменчивость вплоть до образования новой физиологической расы, подвидов и т. д.


загрузка...

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.