Биогенное вещество - важнейшая составляющая нашей планеты. Оно формирует биосферу Земли и является результатом жизнедеятельности организмов. Давайте разберемся, что такое биогенное вещество, как оно образуется и влияет на окружающую среду. Это поможет нам лучше понять устройство нашего мира.
1. Определение биогенного вещества
Понятие "биогенное вещество" было введено в научный оборот выдающимся русским ученым В.И. Вернадским в рамках его фундаментального учения о биосфере, сформулированного в первой половине XX века.
Под биогенным веществом понимают совокупность химических элементов и соединений, которые являются продуктом жизнедеятельности живых организмов. Иначе говоря, это вещество, созданное или измененное в процессе обмена веществ, роста и размножения живых существ.
В состав биогенного вещества входят:
- Остатки отмерших организмов
- Продукты жизнедеятельности живых организмов
- Вещества, выделяемые в процессе обмена веществ
Например, опад листьев и веток деревьев, панцири моллюсков, кости животных, продукты выделения и др.
Различают два вида биогенного вещества:
- Необиогенное - образованное организмами в современную геологическую эпоху.
- Палеобиогенное - сформировавшееся в прошлые геологические периоды.
Необиогенное вещество очень нестабильно, так как активно разлагается и усваивается другими организмами. Лишь небольшая его часть сохраняется в осадочных породах, переходя в палеобиогенное состояние.
2. Источники биогенного вещества
Источниками биогенного вещества служат практически все живые организмы на Земле.
Основными поставщиками биогенного органического вещества являются:
- Растения - опад листьев, веток, корней; плоды и семена
- Животные - продукты жизнедеятельности, линьки, остатки тканей
- Микроорганизмы - отходы метаболизма.
Кроме того, биогенное вещество образуется в результате различных геологических процессов, в которых принимают участие живые организмы.
Например, осадочные горные породы формируются с участием останков древних организмов. А углеобразование происходит под воздействием анаэробных бактерий на растительные остатки.
Таким образом, существуют как современные, так и древние источники биогенного вещества, отложившегося в земной коре миллионы лет назад.
3. Формы нахождения биогенного вещества
Биогенное вещество присутствует практически во всех средах обитания на Земле.
Основные формы его нахождения:
- В составе почвы
- В континентальных и морских водоемах
- В атмосфере
- В осадочных горных породах
- В виде полезных ископаемых
Почва на 70-90% состоит из продуктов разложения организмов. В водоемах биогенное вещество представлено остатками водорослей, планктона и донных организмов.
В атмосфере присутствуют частицы пыльцы, споры грибов и лишайников, переносимые на большие расстояния.
В земной коре скапливаются огромные запасы древнего биогенного вещества в виде угля, нефти, известняков.
Распределение биогенного вещества в биосфере крайне неравномерно. Основная его масса сосредоточена в поверхностных слоях литосферы, гидросферы и нижней части атмосферы.
Ярким примером биогенного вещества является торф - продукт отмирания и неполного разложения болотных растений. Запасы торфа составляют значительную часть биомассы Земли.
Таким образом, биогенное вещество пронизывает все оболочки Земли, обеспечивая круговорот веществ в природе.
4. Влияние на окружающую среду
Биогенное вещество оказывает колоссальное влияние на все оболочки Земли и процессы, в них протекающие.
Основные последствия накопления биогенного вещества:
- Формирование огромных масс осадочных горных пород (известняки, песчаники, глины и др.)
- Образование месторождений полезных ископаемых (нефть, каменный уголь, руды)
- Поддержание плодородия почв за счет гумуса
- Участие в круговороте важнейших химических элементов (C, O, N и др.)
- Влияние на эволюцию биосферы и формирование ее современного состояния
Так, огромные толщи осадочных пород сложены останками древних организмов. Углеобразование привело к накоплению колоссальных запасов ископаемого топлива. А продукты разложения растений создают плодородный слой почвы.
5. Практическое применение
Человек с давних времен использует биогенное вещество в своих целях.
Основные области применения:
- Сельское хозяйство - удобрение почв органикой
- Энергетика - добыча и сжигание ископаемого топлива
- Металлургия - извлечение фосфора, железа, урана из руд
- Экология - рекультивация нарушенных земель
- Мониторинг окружающей среды по содержанию биогенных элементов
Например, торф и навоз используются для повышения плодородия почвы. А на биогенный состав осадков анализируют при изучении состояния экосистем.
6. Перспективы изучения
Изучение биогенного вещества было и остается важнейшим направлением естественных наук.
Основные перспективы:
- Исследование процессов преобразования биогенного вещества микроорганизмами
- Поиск эффективных способов утилизации отходов с получением полезных веществ
- Изучение роли биогенных элементов в зарождении жизни на Земле
- Анализ влияния космических факторов на циклы преобразования биогенного вещества
Раскрытие механизмов взаимодействия живого и косного вещества позволит ответить на многие вопросы происхождения и эволюции жизни на нашей планете.
7. Экологические аспекты
Деятельность человека оказывает мощное воздействие на круговорот биогенного вещества.
Основные экологические проблемы:
- Нарушение баланса биогенных элементов в почвах
- Загрязнение водоемов токсичными отходами
- Накопление пластикового мусора, не разлагающегося в природе
- Изменение газового состава атмосферы
- Сокращение биоразнообразия
Для сохранения устойчивости биосферы необходим бережный подход к использованию биоресурсов и минимизация воздействия на окружающую среду.
8. Роль в биогеохимических циклах
Биогенное вещество играет ключевую роль в основных биогеохимических циклах нашей планеты.
В частности, оно участвует:
- В круговороте углерода - через фотосинтез, дыхание, разложение органики
- В круговороте азота - фиксация азота растениями, нитрификация бактериями
- В круговороте фосфора - синтез органических соединений, минерализация останков
- В круговороте серы - восстановление сульфатов бактериями, окисление серы растениями
Таким образом через биогенное вещество реализуется связь живого и косного вещества, обеспечивая устойчивость биосферы.
9. Роль в литогенезе
Огромные массы осадочных и метаморфических горных пород образовались при непосредственном участии биогенного вещества.
Его роль в литогенезе заключается в:
- Формировании осадков с участием останков организмов
- Химическом и биохимическом преобразовании осадков
- Уплотнении и цементации осадочных толщ
- Участии в процессах метаморфизма осадочных пород
Так, известняки состоят из раковин моллюсков и панцирей кораллов, а каменный уголь образовался из древней древесины.
10. Палеонтологическое значение
Ископаемое биогенное вещество служит бесценным источником сведений о прошлых геологических эпохах.
Его палеонтологическое значение заключается в том, что:
- Оно сохраняет останки вымерших организмов
- Позволяет восстановить облик и строение древних существ
- Служит основой для реконструкции палеосреды
- Дает информацию об эволюции жизни на Земле
Анализ ископаемого биогенного вещества - ключ к познанию нашей планеты в прошлые геологические эпохи.
