69. Геохімія біосфери

Біосфера - це оболонка життя, та частина земної кори, у якій розвивається життя у всіх її різноманітних формах. Вона охоплює всю тропосферу, Світовий океан, грунт і більш глибокі частини літосфери, до 1 - 2 км

У навколишньому середовищі хімічні елементи знаходяться переважно у виді простих мінеральних з'єднань. 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.

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. 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.

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.

Живі організми в основному складаються з елементів які утворюють газоподібні (повітряні мігранти) і розчинні (водні мігранти) з’єднання. Тому нема прямої пропорційності (залежності) між складом живої речовини та земної кори в цілому.

Головну масу живої речовини (понад 98%) складають повітряні мігранти - O, C, H, N.

Велика частина кисню зв'язана з воднем і утворює воду, кількість якої звичайно перевищує 50%. Особливо багато її у водних організмах - понад 90%, а для окремих тварин - навіть понад 99,7%. Але й організми суші також містять багато води: у травах - понад 85%, у великих ссавців - понад 60% і тільки спори та насіння рослин містить звичайно не більш 15% води. Менша частина О і Н живої речовини входить до складу білків, жирів, вуглеводнів та інших органічних сполук.

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).

Переваження в ландшафтах певних систематичних груп організмів, величезна розмаїтість клімату і геологічної будови визначають своєрідність хімічного складу живої речовини конкретних ландшафтів, її відмінність від середнього складу живої речовини Землі. Так, жива речовина солончаків збагачена натрієм, хлором і сіркою, у живій речовині степів багато кальцію, але мало алюмінію, заліза і марганцю, організми вологих тропіків, навпаки, бідні кальцієм і багаті алюмінієм.

Організми-концентратори. Види тварин і рослин відрізняються не тільки зовнішньо, за анатомічною будовою і фізіологічними особливостями, але і за хімічним складом. Елементарний хімічний склад є важливою систематичною ознакою. Так, у рясці малій 2,5% вуглецю, а в кладонії - 21,8%, в білій миші - 12,5, а в метелику-капустниці - 20,5%. Конюшина містить 0,01% натрію, багато нижчих тварин - 0,02-0,5% (усі дані в % від живої маси).

Багато сучасних водоростей, бактерії і найпростіші тварини накопичують кремній, залізо, стронцій, йод і інші елементи.

Хімічний склад різноманітних органів рослин також не однаковий. Найбільш високий вміст металів у листах і тонких гілках, менший - в коренях і корі, мінімальний - в деревині.

Хімічний склад організмів періодично змінюється.

Так, за Д.П.Малюгою, від весни до осені вміст кобальту, нікелю і міді в листах дерев збільшується в 2-3 рази.

Вміст калію і фосфору в золі трав зменшується від весни до осені.

Нерідко відносно високий вміст елементів у середовищі викликає різноманітні зміни у фізіології і морфології, що згодом закріплюються спадковістю.

Дефіцитними називаються такі елементи, додавання рухливих форм яких у ландшафт збільшує щорічну продукцію живої речовини.

У різних ландшафтах установлений дефіцит O, N, Р, K, Ca, Mg, Co, I, F, Mo, Mn і інших елементів.

Надлишковими називаються такі елементи, видалення яких із ландшафту збільшує (Cl, S, Na, Cu, Ni, Fe, F і ін.).

45