БИОГЕОХИМИЯ

БИОГЕОХИМИЯ, часть геохимии, изучающая геохимич. процессы, происходящие в биосфере при участии организмов. Миграция химич. элементов на Земле не может быть понята без учёта влияния организмов. Отражение биогеохимич. процессов находит место на геологич. картах. Впервые задачи Б. были сформулированы в СССР акад. В. И. Вернадским и разрабатывались в специально созданной биогеохимич. лаборатории (ныне Ин-т геохимии и аналитич. химии им. В. И. Вернадского АН СССР). Проблемы Б. широко изучаются в СССР и за рубежом.

Б. рассматривает не отдельные особи или виды организмов, а всю их совокупность, т. н. живое вещество, выраженное в массе, химич. составе и энергии, к-рую оно привносит в биогеохимич. процессы. Живое вещество неравномерно распределяется по поверхности Земли. Известны области его скопления, или сгущения, напр, планктона в океанах и морях, лесов на суше, гумуса, торфяника в почвах; плотность населения неравномерна и в значит, степени зависит от почвенно-климатич. зон. Растит, организмы составляют гл. массу живого вещества (ок. 1% падающей солнечной энергии поглощается растениями, что эквивалентно 3-10¹⁴ кг углерода; это примерно соответствует массе живого вещества на земном шаре; см. Фотосинтез). Одна масса живого вещества не даёт правильного представления об интенсивности участия его в биогеохимич. процессах. Огромное значение имеет скорость размножения организмов, т. е. общая продукция органич. вещества, образуемая за определённое время. Особенно это относится к низшим организмам - бактериям, грибкам, водорослям и др., обладающим высокой скоростью размножения. В состав живого вещества входят все известные химич. элементы и их изотопы. Но осн. массу любого организма составляет ограниченное число известных химич. элементов (см. табл.), к-рые в условиях биосферы образуют легкоподвижные и легкорастворимые соединения, напр, газы СО₂ или NН₃, Н₂О, ионы Н+, ОН^-, NO₃^-, SO^2-₄, PO^3-₄, Na⁺, K⁺, Са²⁺, Mg²⁺, а также тяжёлые металлы, образующие высокоокисленные комплексные ионы.

Химич. элементы, не образующие, подобно, напр., Ti, Zr, Th, в биосфере растворимых и легкоподвижных соединений, несмотря на их заметное кол-во в породах земной коры, в организмах содержатся лишь в очень малых количествах. Организмы не повторяют полностью химич. состава среды, а активно выбирают те или иные соединения. Нередко тот или иной вид организмов накапливает определённый химический элемент, т. е. химич. состав организмов является характерным признаком для определённого вида. Т. о., организмы выполняют геохимич. функцию, участвуя в биогенной миграции того или иного химич. элемента. Напр., кальций издавна использовался организмами для образования скелета в виде СаСОз. Эта очень древняя геохимич. функция была характерна для многих низших организмов. Позже, наряду со скелетом из СаСОэ, появились организмы со скелетом из фосфата кальция (в первую очередь среди брахиопод), к-рый утвердился и у всех высших организмов. У многих древних низших организмов (включительно до морских губок) встречается также скелет из кремнекислоты. Это указывает на направление эволюции организмов.

Участие живого вещества в биогеохимич. процессах проявляется прямо либо косвенно. Так, после гибели организмов живое вещество непосредственно участвует в образовании диатомита, известняков, углей, нефтей и др. Зелёные растения в результате фотосинтетич. деятельности создают всю массу кислорода совр. атмосферы Земли. Мор. водоросли концентрируют значит, количества иода; после их гибели в мор. илах происходят захоронение и процесс превращения органич. детрита в вещество нефтей. В результате выпрессовыва-ния из захороненных илов жидкой нефти в пористые породы (пески и др. коллекторы) выдавливаются иловые воды, содержащие большое количество иода.

Ещё более разнообразно косвенное влияние организмов и продуктов их жизнедеятельности на геохимич. процессы. Микроорганизмы участвуют, напр., в окислении соединений железа, марганца и др. элементов, что ведёт к выпадению их из природных растворов и отложению в осадках. Микроорганизмы восстанавливают сульфаты, образуя биогенные месторождения серы и т. д. Под влиянием живого вещества изменяются во времени геохимич. процессы. Так, когда на Земле ещё не было биосферы, уран, германий и ванадий концентрировались в осадочных железных рудах, а с её появлением уран, ванадии и германий накапливаются и в нек-рых ископаемых углях и битумах.

Исключительную роль живое вещество наряду с Н₂О и СО₂ играет в процессах выветривания и образования осадочных пород (биогенных осадков в морях и океанах). Представляет интерес участие организмов в процессах разделения близких по свойствам пар химических элементов, напр. Si/Ge, Fe/Mn, K/Na, Ca/Sr и т. д. В свою очередь среда обитания отражается на составе организмов. В пределах т. н. биогеохимических провинций возникают формы организмов, накапливающие иногда значит, количества химич. элемента, т. е. имеет место интенсивная биогенная миграция. Известно также, что организмы участвуют в нарушении изотопного состава ряда лёгких химич. элементов (углерода, кислорода, серы). Как правило, в биогенных процессах организмами поглощаются преим. более лёгкие изотопы.

Огромную биогеохимич. роль выполняет в результате своей геологич. деятельности человек. Ежегодно из недр Земли извлекается до неск. десятков т горной породы на душу населения. Человек влияет на химич. и изотопный состав атмосферы, биосферы и земной коры, и это влияние с каждым столетием непрерывно растёт.

Лит.: Вернадский В. И., Химическое строение биосферы Земли и ее окружения, М., 1965; Виноградов А. П., Химический элементарный состав организмов моря, "Труды Биогеохимической лаборатории АН СССР", 1935 - 44, т. 3,4,6.

Л. П. Виноградов.

Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»

БИОГЕОЦЕНОЗ →← БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЭНДЕМИКИ

БИОГЕОХИМИЯ

Синонимы слова "БИОГЕОХИМИЯ":

Смотреть что такое БИОГЕОХИМИЯ в других словарях:

Рекомендуем посмотреть: