5. Биологические факторы

¤ а) Фотосинтез как главный глобальный фактор формирования кисло­род­ной атмосферы. Кислород как самый мощный окислитель.

б) Роль микроорганизмов в протекании окислительно-восстановительных процессов

в) Биогенные процессы формирования углекислого газа. Роль углекислого газа в разрушении карбонатных и силикатных пород

Биологические факторы. Появление фотосинтеза около 3,7 млрд. лет назад и последующая эволюция живой материи, приведшая к созданию кислородной атмосферы Земли, сыграли решающую роль в формировании химического состава природных вод и протекании многих геологических процессов на Земле. Выше было показано, что формирование химического состава основной массы пресных вод Земли связано с процессами разрушения карбонатных и силикатных пород под действием углекислого газа, основным источником которого являются продукты окисления отмирающего животного вещества. Поскольку и сами карбонатные породы в большинстве своем образовались из скелетов и раковин, а алюмосиликаты углерода не содержат, можно уверенно сказать, что бóльшая часть углерода в гидрокарбонатном ионе пресных вод обязана существованию жизни на Земле, а воды эти являются биогенными по генезису химического состава. Только крупные ледники Антарктиды и Арктики не испытывают в составе замерзшей воды влияния жизни. Существованию жизни на Земле в значительной степени обязан и химический состав океанской воды: если анионный состав воды Мирового океана – результат дегазации мантии, то нейтрализация воды первичного кислого океана и формирование современного катионного состава океанской воды – результат сноса продуктов углекислотного, т. е. прежде всего биогенного, разрушения горных пород.

Огромную роль в формировании химического состава природных вод играют бактерии. Их появление на нашей планете на самых ранних стадиях возникновения жизни сразу стало заметным фактором формирования состава пород и природных вод. Почти все окислительно-восстановительные процессы протекают при участии бактерий. Разложение и минерализация отмирающего органического вещества, окисление сульфидных минералов, восстановление сульфатов, нитрификация, денитрификация, окисление соединений железа – вот те наиболее распространенные гидрогеохимические процессы, которые протекают с участием бактерий.

Выделим такой глобальный процесс, как сульфатредукция, протекающий вблизи поверхности Земли (иловые отложения дна озер и морей) и особенно интенсивно в глубоких недрах Земли при взаимодействии растворенных сульфатных солей и нефтяной органики. Исследованиями микробиологов доказано, что бактерии могут существовать в значительном интервале температур. Нижнего предела, при котором бактерии остаются живыми, не выявлено, и при размораживании они приходят в активное состояние; верхний предел существования бактерий определяется температурой выше 100 °C. Бактерии могут переносить любые реальные для этих температур давления, т. е. глубина их распространения достигает 3–4 км.

Интересными исследованиями томских гидрогеологов обнаружено, что бактерии могут активно существовать в связанных водах глинистых пород, обусловливая интенсивное протекание в них физико-химических процессов. Биологический фактор является, таким образом, одним из важнейших регуляторов химического состава природных вод нашей планеты.