65. Геохімічна роль живої речовини.

Жива речовина (згідно В.І.Вернадського та Тейара де Шардена) є сукупністю всіх організмів, які населяють нашу планету зараз і населяли її в минулому. На відміну від живих істот (які вивчаються біологією) жива речовина характеризується такими параметрами як елементний склад, маса, енергія тощо. Жива речовина акумулює сонячну енергію (енергію Космосу) і трансформує її в енергію земних процесів, а також захоплює неорганічну речовину в безупинний кругообіг.

Цілісність біосфери як єдиної планетарної системи, що охоплює велику кількість компонентів живої та неживої природи підтримується в результаті постійно діючого біологічного кругообігу речовини.

Характерною рисою всієї живої речовини біосфери є її кіральна чистота - всі органічні молекули що входять до складу живої речовини належать виключно до L-форм.

Геологічний ефект діяльності кожного організму нескінченно малий. Проте цих дій незліченна кількість і виявляються вони протягом багатьох мільйонів років. Тому, в результаті, ми маємо справу з цілком реальним геологічним процесом.

Жива речовина перетворює енергію сонячних променів у потенційну, а потім і кінетичну енергію геохімічних процесів. Живі організми є також агентами сортування і перерозподілу атомів. Вони змінили хімічний склад земної кори. Де ж найбільшою мірою зосереджена геологічна робота організмів? Це ландшафти суші і поверхневі шари моря.

Міграція хімічних елементів у ландшафті визначається двома протилежними і взаємозалежними процесами; 1) утворення живої речовини з елементів навколишнього середовища; 2) розкладання органічних речовин. У сукупності зазначені процеси утворюють біологічний кругообіг атомів (бік).

О.І.Перельман вказує на три основні аспекти геологічної діяльності організмів:

1) організми як безпосередні концентратори хімічних елементів; в результаті утворюються гірські породи з органоморфною структурою і текстурою: вугілля, вапняки, торф і ін.;

2) живі речовини як чинник, що визначає фізико-хімічні умови міграції елементів; в результаті життєдіяльності рослин в процеси міграції залучаються значні маси металів.

3) сумарний ефект діяльності живої речовини за період геологічної історії. Щоб уявити собі розмір цієї діяльності, достатньо зазначити, що тільки рослинний покров земної кулі щорічно асимілює з вуглекислого газу атмосфери і гідросфери близько 170 млн. т вуглецю.

Основним джерелом живої речовини в ландшафтній оболонці є фотосинтез. Це окисно-відновна реакцію за участі хлорофілу і сонячної енергії, при якій за рахунок поглинання вуглекислого газу і води навколишнього простору створюються органічні сполуки, які мають великий запас внутрішньої енергії. При цьому виділяється кисень.

6CO₂ + 6Н₂О + 2818,7 кДж ( світло хлорофіл) --> C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Вуглець і водень органічних сполук, а також вільний кисень, що виділився при фотосинтезі, "зарядилися" сонячною енергією, піднялися на більш високий енергетичний рівень, стали "геохімічними акумуляторами".

У рослинах поглинені хімічні елементи входять до складу складних багатих енергією органічних сполук (наприклад, N і S містяться в білках, P - у нуклеопротеїнах), і також є геохімічними акумуляторами. Цей процес називається біогенною акумуляцією мінеральних з'єднань. Завдяки біогенній акумуляції елементи з води і повітря переходять у менш рухливий стан, тобто їхня міграційна спроможність знижується.

Крім фотосинтезу, організми можуть накопичувати хімічні елементи й іншим шляхом - за рахунок різноманітних хімічних реакцій, що називаються реакціями хемосинтезу. До них належать: реакції окислення аміаку, сірки, сірководню, двовалентного заліза, марганцю, водню, вугілля й ін.

Все це ілюструє закон геохімічної ролі живої речовини: основні геохімічні особливості більшості ландшафтів визначаються життєдіяльністю організмів (В.И.Вернадский). Живі організми є найважливішим чинником міграції елементів у земній корі, джерелом геохімічних і біохімічних процесів осадкоутворення. Утворені в біосфері з’єднання сприяють відновленню металів із сірчанокислих солей, дають стійкі комплексні солі.

Накопичення живої речовини в різних ландшафтах відбувається по-різному. Виділяють абіогенні, біогенні і культурні ландшафти.

Живі організми в основному складаються з елементів які утворюють газоподібні (повітряні мігранти) і розчинні (водні мігранти) з’єднання.

Головну масу живої речовини (понад 98%) складають повітряні мігранти - O, C, H, N. Жива речовина - це в першу чергу «киснева речовина», тому що вміст кисню сягає в ній 70%. Велика частина кисню зв'язана з воднем і утворює воду, кількість якої звичайно перевищує 50. З водних мігрантів в організмах переважають найбільш рухливі елементи: кальцію більше, ніж алюмінію і заліза, калію більше, ніж кремнію, і т.д. (у земній корі навпаки).

У живій речовині в цілому мало отруйних елементів (урану, ртуті, селену тощо), хоча вони й утворюють розчинні з'єднання. Невеликі також вмісти цирконію, титану, танталу та інших малорухливих елементів.