В.И.Вернадский о биогеохимической функции живого вещества
(http://www.kgau.ru/distance/ebtf_01/mahlaev/geohimiya-bad/03_01.html)
5. Биогенное минералообразование.
При разложении тел растений и животных высвобождаются минеральные вещества, входившие в состав клеточных образований – скелета, раковин, панцирей и др. Они поступают в почвы и илы, где большая их часть теряет органоморфную структуру, обогащая в целом илы и почвы соответствующим минеральным веществом. Таков источник органогенного кальцита, опала (переходящего с потерей воды в халцедон и кварц), апатита и др.Другие способы биогенного минералообразования – вне тел организмов, в связи с их жизнедеятельностью, а также в результате химических процессов в разлагающихся органических остатках.
(http://www.kgau.ru/distance/ebtf_01/mahlaev/geohimiya-bad/03_01.html)
7. Изменение химического состава поверхностных и грунтовых вод в результате разложения органических веществ.
В условиях влажного климата значительная часть растворённых веществ поступает в воды ландшафта за счёт деятельности организмов в областях, питающих водоносный горизонт. Ведущую роль играет разложение органических остатков. В результате вода обогащается СО2, НСО3-, Са, Mg, P, S, Na, гумусовыми веществами. Состав вод в таких случаях в наибольшей мере определяется биогенным фактором, и слабо зависит от геологического строения района. Т.о., почвы являются «фабрикой», в которой формируется химический состав поверхностных и грунтовых вод гумидных ландшафтов .Иная картина в сухом климате, где биомасса мала, и ведущая роль в формировании состава вод принадлежит уже чисто физико-химическим процессам (растворению солей коры выветривания и горных пород).В целом влияние живого вещества на формирование химического состава вод зависит от количества живого вещества и от интенсивности разложения органических остатков (на последнее влияет и химизм среды). В кислородных водах процесс разложения органических веществ идёт наиболее полно – до разложения на Н2О, СО2 и солей различных кислот. В анаэробных условиях разложение тоже происходит, но медленнее. Здесь необходимый для окисления кислород микроорганизмы извлекают из различных минеральных соединений (NaNO3, Fe2O3, Na2SO4…), в результате чего другие элементы этих соединений (Fe, S, N и другие) восстанавливаются. Пример – окисление углеводов за счёт восстановления серы:
C6H12O6 + Na2SO4 → CO2 + Na2CO3 + H2S + H2O
Результат – обогащение вод CO2 и H2O, создание восстановительной среды. Другие виды микроорганизмов продуцируют метан, водород и т.д.Таким образом, газовый и ионный состав вод ландшафта во многом обязан деятельности организмов, населяющих непосредственно водоём или почву, так и области формирования вод, питающих данный водоём или почву. На биогенное формирование состава вод существенно влияет и фактор дефицитности элементов. Растворимые формы дефицитных элементов активно поглощаются растениями, поэтому их содержание в почвенных водах будет незначительно (достаточно часто – для К и Р).Конечно, и в гумидном климате на химический состав вод влияют и чисто физико-химические свойства веществ. Например, кремнезёма в продуктах разложения растений много, но он слабо растворим, и содержание его в водах незначительно. Калий активно связывается в коллоидах, поэтому его содержание в водах ниже, чем у натрия, несмотря на близкий кларк.
(http://www.kgau.ru/distance/ebtf_01/mahlaev/geohimiya-bad/03_01.html)
8. Воздействие разложения органических веществ на состав атмосферы.
Существенно на уровне почвенного и грунтового воздуха, в небольшой мере – на уровне приземных слоёв атмосферы. Обогащение СО2 и Н2О, иногда метаном (СН4) и другими газами. Для конкретных ландшафтов характерны свои специфические особенности. В целом по влиянию на состав атмосферы этот фактор, в сравнении с влиянием процессов жизнедеятельности, незначителен.(http://www.kgau.ru/distance/ebtf_01/mahlaev/geohimiya-bad/03_01.html)
7.Соотношение биогеохимии с геохимией, биологией и почвоведением
Биогеохимия методологически тесно связана с геохимией. Эти науки изучают распределение химических элементов в пространстве и во времени, возникновение и трансформацию разных форм нахождения элементов, процессы их миграции, проявления рассеяния и аккумуляции в разных природных условиях. Различие двух наук заключается в том, что геохимия преимущественно изучает поведение элементов в природных растворах, расплавах и продуктах кристаллизации, состояние и взаимопереходы которых определяются законами термодинамики, физической химии и кристаллохимии, а биогеохимия изучает миграцию и распределение химических элементов в биосфере, где главной движущей силой является деятельность организмов. Это различие такое же глубокое, как различие между неорганической и молекулярной химией. Разумеется, существуют природные обстановки и процессы, в которых действие законов геохимии и биогеохимии тесно переплетаются. Идеи В.И. Вернадского о планетарной роли живого вещества обогатили теорию геохимии и создали основу для выяснения некоторых важных геологических процессов, в том числе процессов осадочного рудообразования.
(http://studentbank.ru/view.php?id=7610&p=2)
Биогеохимия связана и с другими науками о Земле, особенно с теми, что изучают состав горных пород, минералов, природных вод и газов, а также развитие природной среды на протяжении геологической истории. Своеобразно складывались взаимоотношения идей Вернадского с биологическими науками. В.И. Вернадский полагал, что изучение живого организма изолированно от среды обитания методологически ошибочно, ибо и то, и другое неразрывно связаны.
(ttp://studentbank.ru/view.php?id=7610&p=2)
Он считал, что, изучая живые организмы, биологи в большинстве своих работ оставляют без внимания неразрывную связь, тончайшую функциональную зависимость, существующую между окружающей средой и живым организмом, заменяют сложные явления природы упрощенными моделями. В то же время известно критическое отношение к биогеохимии представителей физико-химической биологии, которые не видели смысла в определении содержания химического элемента в организме без изучения его конкретных органических соединений, расшифровки их молекулярной структуры, изучения типа связей данного элемента с другими. Здесь уместно еще раз вспомнить, что главной задачей биогеохимических исследований является изучение массообмена химических элементов между живыми организмами и окружающей средой. Эта задача не входит в сферу интересов комплекса наук физико-химической биологии (биохимии, молекулярной и биоорганической химии), но близка к целям биологических наук, изучающих связи между организмами и средой их обитания: геоботаники, биоценологии и особенно экологии. (http://studentbank.ru/view.php?id=7610&p=2)
Идеи и подходы биогеохимии весьма перспективны для развития экологии. Изучению массообмена в экосистемах уделяется большое внимание при экологических исследованиях. Благодаря очень непродолжительным жизненным циклам микроорганизмов геохимический эффект их деятельности наглядно свидетельствует о справедливости главного положения биогеохимии: глубокой взаимозависимости состава окружающей среды и живого вещества. По этой причине принципы биогеохимии были органично восприняты микробиологией. С одной стороны, микробиологи установили закономерное преобразование химического состава воды замкнутых бассейнов под влиянием микробиологической деятельности и важную роль микроорганизмов в глобальном газовом режиме. С другой стороны, было обнаружено, что микроорганизмы, обитающие в илах и почвах (бактерии и актиномицеты), могут адаптироваться к сильно различающимся уровням концентрации кобальта, молибдена, меди, ванадия, урана, селена и бора. Эта способность передается по наследству, благодаря чему адаптация сопровождается перестройкой популяций микроорганизмов.