Биогеохимические циклы и антропогенное влияние на них
Информация - Экология
Другие материалы по предмету Экология
и:
а) применение биогеохимических методов при поиске полезных ископаемых;
б) количественная характеристика геохимических условий для оценки здоровья животных и человека;
в) применение биогеохимических стандартов для минимизации антропогенного воздействия на окружающую среду.
Важным направлением в применении биогеохимических исследований является геохимическая экология, имеющая дело с изучением биогеохимических аномалий. В этих аномалиях наблюдается дефицитное или избыточное содержание жизненно важных элементов в пищевых цепях, приводящие к нарушениям здоровья животных и проживающего населения. Работами В.В. Ковальского показано ,что продуктивность скота коррелирует с содержанием в кормах бора, кобальта, меди, молибдена, селена и других элементов.
В наше время биогеохимия известна как очень продуктивная и высоко приоритетная научная дисциплина, объединяющая многие естественные науки, такие как биология, геология и химия, математика и физика, медицина, а также социальные науки (по сфере применения научных результатов и практическим выводам).
2. Биогеохимические циклы
Земная кора, поверхность континентов, океан и атмосфера исконне связанны геохимически между собой и с космосом. Но эта связь прямая и обратная еще более усилилась с появлением жизни в океане и особенно растений на суше.
Геохимические связи стали биогеохимическими, более сложными и разнообразными. Развитие и функционирование активного живого вещества, т.е. всей совокупности организмов, изменило океан, атмосферу, поверхность земной коры. Оформился почвенный покров суши и мелководий. Сложилась многокомпонентная открытая система - биосфера, т.е. планетная оболочка, охватывающая земную кору, организмы, почвенный покров, атмосферу и океан.(рис1)
Рис.1 Схема биогеохимической цикличности в биосфере.
Преобладающими химическими элементами как в биосфере, так и в любой слагающей ее экосистеме являются углерод, водород, кремний, кислород, азот, кальций, фосфор, железо и сера.(табл№1)(Рис.2)
Табл.№1
Среднее содержание некоторых химических элементов в земной коре, почвах и организмах (% по массе, данные на 1968)
Химические элементыЗемна кора (осадочные породы)Почвенный покровОрганизмы (растения)В 1*10-21*10-3 1*10-4С 1,0 2,0 18,0N 6*10-2 1*10-1 3*10-1O 52,8 49,0 70F 5*10-2 2*10-2 1*10-5Na 0,66 0,63 2*10-2Mg 1,34 0,63 7*10-2Mg 1,34 0,63 7*10-2Si 23,8 33,0 1,5*10-1P 7*10-2 8*10-2 7*10-2S 3*10-1 8*10-2 5*10-2Cl 1,6*10-2 1*10-2 10-2К 2,28 1,36 3,10-2Ca 2,53 1,37 310-1Ti 0,45 4,6*10-1 1*10-4Mn 6,7*10-2 8*10-2 1*10-3Fe 3,3 3,8 2*10-2Cu 5,7*10-3 2*10-3 2*10-4Sr 4,5*10-2 3*10-2 10-4Zr 2*10-2 3*10-2 10-4I 1*10-4 5*10-4 1*10-5Ba 8*10-2 5*10-2 10-4U 3*10-4 5*10-5 5*10-7
Рис.2 Среднее содержание в почвах различных химических элементов.
Происходит постоянный обмен элементов между живыми организмами и их отмирающими органическими остатками, между организмами и окружающей средой. Вследствие химических и биохимических реакций осуществляется циклическое перераспределение элементов между различными средами. Такое же перераспределение может быть вызвано физическими, биологическими и геологическими процессами. Эти превращения и называются биогеохимическими циклами, которые происходят в газовой (атмосфера), жидкой (вода суши и моря) и твердой (литосфера и педосфера) фазах. Выделяют также эндогенные (в литосфере или породах) и экзогенные (в месте обитания живых организмов) циклы. (картинку!)
В природе протекают как биологические циклы веществ, так и абиогенные циклы веществ. Биологические циклы обусловлены во всех звеньях, жизнедеятельностью организмов в самом широком смысле (питание, пищевые связи, размножение, рост, передвижение, выделение метаболитов, смерть, разложение, минерализация). Абиогенные циклы сложились на планете намного раньше биогенных циклов. Они включают весь комплекс геологических, геохимических, гидрологических, атмосферных процессов. В условиях развитой биосферы на протяжении последних нескольких сотен миллионов лет круговорот веществ в природе направляется уже в разном направлении, но обязательно совместным действием биологических, геохимических и геофизических факторов. Нормальные ненарушенные биогеохимические циклы носят почти круговой, почти замкнутый характер. Степень повторяющегося воспроизводства циклов в природе очень велика и вероятно достигает 90 - 98%. Этим поддерживается известное постоянство и равновесие состава, количества и концентрации компонентов, вовлеченных в круговорот, а также генетическая и физиологическая приспособленность и гармоничность организмов и окружающей биосферы. Однако в аспекте геологического времени неполная замкнутость биогеохимических циклов приводит к миграции и дифференциации элементов и соединений в пространстве и различных средах и компонентах биосферы, к концентрированию или к рассеиванию тех или иных элементов. Таково, например, биогенное накопление азота и кислорода в атмосфере, биогенное и хемогенное накопление соединений углерода в земной коре (нефть, уголь, известняки) и постепенное уменьшение содержания СО2 в воздухе; накопление водорода и кислорода в виде масс воды в океане, вынос легкорастворимых солей из коры выветривания суши в океан и пустыни, концентрирование соединений железа, меди, никеля, в одних частях планеты и их рассеивание в других и т.д.
2.1 Биогеохимические циклы макроэлементов
Биогеохимическая история формирования состава атмосферы дает хороший пример воздействия живых организмов на окружающую среду. Совре?/p>