Биогеохимия

Биогеохимия – раздел геохимии, изучающий химический состав живого вещества и геохимические процессы, протекающие в биосфере Земли при участии живых организмов. Роль организмов огромна в формировании газов и всей атмосферы нашей планеты. Без учёта влияния организмов не может быть правильно интерпретирована миграция химических элементов на Земле. Биогеохимия рассматривает не отдельные особи или виды организмов, а всю их совокупность: их выражение в массе, химическом составе и энергии, которую оно привносит в биогеохимические процессы.

Основателем биогеохимии является В. И. Вернадский. Под его руководством была создана первая биогеохимическая лаборатория (ныне институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН).

Участие живого вещества в биогеохимических процессах проявляется прямо либо косвенно. Например, после гибели организмов живое вещество непосредственно участвует в образовании диатомита, известняка, угля, нефти и др. Зелёные растения в результате фотосинтетической деятельности создают практически всю массу кислорода современной атмосферы Земли. Морские водоросли концентрируют значительные количества йода; после их гибели в морских илах происходят захоронение и процесс превращения органического детрита в вещество нефтей. В результате выпрессовывания из захороненных илов жидкой нефти в пористые породы (пески и другие коллекторы) выдавливаются иловые воды, содержащие большое количество йода.

Биогеохимия является междисциплинарной наукой. Имеет общие проблемы с биологией, почвоведением, океанологией и экологией. Биогеохимия связана с вопросами накопления в атмосфере тепличных газов и проблемами глобального потепления, т.к. природный цикл углекислого газа тесно связан с жизнедеятельностью организмов, поэтому его изучение имеет прямое отношение к проблематике биогеохимии.

Живое вещество неравномерно распределяется по поверхности Земли. Известны области его скопления, или сгущения (например, планктона в океанах и морях, лесов на суше, гумуса, торфяника в почвах) и наоборот недостатка. Плотность населения неравномерна и в значительной степени зависит от почвенно-климатических зон. Поэтому важным достижением биогеохимии было развитие учения о биогеохимических провинциях (см. геохимические провинции). На основе представлений о биогеохимических провинциях В.В.Ковальским была создана система биогеохимического районирования территории СССР (1958-1964). При изучении биогеохимических провинций были открыты эндемии (эндемические болезни) животных и растений, вызванные избытком бора (энтериты), молибдена (подагра), свинца (невралгии), никеля (заболевания эктодермальных образований, нехваткой кобальта (гиповитаминоз и авитаминоз В12). Были выяснены причины так называемой уровской эндемии (недостаток кальция при избытке стронция), краевого эндемического зоба (недостаток йода при одновременном недостатке кобальта).

Исследования биогеохимии стали теоретической основой применения микроэлементов в животноводстве и растениеводстве. Интересное направление исследований - установление роли органических веществ в миграции химических элементов. Установлено, что германий связывается углем, ванадий - нефтью, бром и йод - торфом, медь, кобальт, никель, уран - гумусом.

Металлургия сегодня активно использует деятельность микроорганизмов как новейшее и экологическое средство при очистке марганцевых руд. В природе микроорганизмы участвуют, например, в окислении соединений железа, марганца и других 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 геохимические процессы. Так, когда на Земле ещё не было биосферы, уран, германий и ванадий концентрировались в осадочных железных рудах, а с её появлением уран, ванадий и германий накапливаются и в некоторых ископаемых углях и битумах.

В XXI веке биогеохимия является одной из актуальнейших наук. Ее достижения способствуют развитию биологических наук и экономики, сельского хозяйства, металлургии, медицины. Сегодня, особенно важна ее роль при контроле последствий загрязнения окружающей среды.

Литература.

В. И. Вернадский, Химическое строение биосферы Земли и ее окружения, М., 1965;

А. П.Виноградов, Химический элементарный состав организмов моря, "Труды Биогеохимической лаборатории АН СССР", 1935-44, т. 3, 4, 6;

В. В. Ермаков, С.Ф. Тютиков, Геохимическая экология животных, М., Наука, 2008; Пеллеты моллюсков в биогеохимических потоках C, N, P, Si, Al, ДАН, 2001 Т. 379. № 3. С. 426–429;

Гидробионты в самоочищении вод и биогенной миграции элементов, М., МАКС Пресс, 2008, с. 200;

О биогенной миграции меди в водных экосистемах, - Проблемы биогеохимии и геохимической экологии № 1(5) 2008, с. 54-61.