Биогеохимия как научная дисциплина

Учебные материалы по биологии / Биогеохимия: история и современность / Биогеохимия как научная дисциплина

Страница 1

Биогеохимия представляет собой междисциплинарную науку, возникшую в XX веке в пограничной области между биологией, геологией и химией. Биогеохимия концентрирует свое внимание изучении роли живых организвов в миграции и пререраспределении химических элементов в земной коре. Термин «биогеохимические цикл» используется для качественного и количественного понимания трансформации и перемещения вещества как в природной, так и антропогенно-модифицированной окружающей среде /9, 3/.

Основной задачей биогеохимии является изучение жизни и геохимической среды в их единстве как системы организованности развития, строения и функций биосферы. В этом заключается методологическая основа биогеохимии - науки о химии жизни и геохимии среды, их взаимодействии, взаимообусловленности. Биогеохимия исследует жизнь как явление биологическое и биосферное, используя различные области биологии: биохимию, биофизику, морфологию, генетику, а также химию, геохимию и другие науки. Все эти обстоятельства заставили В. И. Вернадского, создателя биогеохимии, считать необходимым выделение ее в самостоятельную область естествознания.

Биогеохимия изучает геохимические процессы, протекающие при участии живых организмов, их совокупности - живого вещества (по терминологии принятой В. И. Вернадским) как вещества, обладающего максимальной геохимической энергией в биосфере и формирующего геохимическую среду жизни.

Изучение организмов, живого вещества, как биологическое, так и биогеохимическое, с учетом биогенных циклов элементов невозможно без знания химического элементарного состава организмов, метаболизма и процессов его регуляции. Здесь биогеохимия занимает соответствующее место рядом с биохимией и физиологией. Но биогеохимия при этом трансформирует биологическое, биохимическое изучение микроэлементов в биогеохимическое, биосферное и вводит его в круг проблем экологического строения биосферы.

Проблемы биогеохимии живого вещества необходимо рассматривать в связи с локальными свойствами биосферы, в которых развивалось данное живое вещество и составляющие его организмы, так же как локальные свойства биосферы необходимо рассматривать в связи с ее глобальными свойствами и свойства всей биосферы Земли - в связи с её космическим окружением /10, 12/.

Теоретическую основу биогеохимии составляет учение о живом веществе и биосфере, разработанное В.И. Вернадским. Основными понятиями биогеохимии являются: живое вещество, биосфера, биогеохимические процессы, биогеохимические циклы. /7, 5/.

Живое вещество биосферы есть совокупность ее живых организмов /4,56/. При великом разнообразии размеров, морфологии и физиологии живых организмов общим условием их существования является обмен веществ со средой обитания. Несмотря на то, что живые организмы составляют ничтожную часть массы наружных оболочек Земли, суммарный эффект их геохимической деятельности с учетом фактора времени имеет важное планетарное значение. Организмы, поглощая химические элементы селективно, в соответствии с физиологическими потребностями, вызывают в окружающей среде биогенную дифференциацию элементов. Не менее существенное значение имеет геохимия метаболизма. Газообразные метаболиты, поступая в газовую оболочку, постепенно изменяют ее состав. Жидкие метаболиты и продукты отмирания влияют на кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные условия природных вод, которые закономерно преобразуют верхнюю часть литосферы: извлекают из нее определенные химические элементы, вовлекают их в водную миграцию и в итоге способствуют формированию химического состава Мирового океана и осадочных горных пород.

Индивидуальный организм смертен, но жизнь в форме продолжающихся поколений бесконечна. Воздействие организмов на окружающую среду, не прерываясь ни на мгновение, продолжалось около 4 млрд. лет, на протяжении всей геологической истории. Поэтому постоянно существующая планетарная совокупность организмов с позиций геохимии может рассматриваться как особая форма материи - живое вещество. Его главное свойство - постоянный и непрерывный массообмен химических элементов с окружающей средой. По этой причине живое вещество играет роль ведущего фактора геохимической эволюции наружной части Земли.