Биогенная миграция атомов – это особый вид круговорота в природе химических веществ, происходящий за счет процессов жизнедеятельности живых организмов. Под жизнедеятельность понимается их дыхание, питание, размножение, накопление и расщепление органических элементов.
Что такое биосфера
Знаменитый на весь мир академик В. И. Вернадский впервые ввел понятие биосферы. Расшифровал он его как живую оболочку земли. Данная область жизни появилась в результате взаимодействия живых и неживых веществ. При этом все живые организмы являются главной функцией биосферы и связаны с ней всеми возможными способами.
Живые организмы являются совокупностью всех живых веществ на планете, существующих на данный момент. Каждый из них имеет свой вес, энергию и элементарный химический состав.
По словам Вернадского, все живое вещество связано с окружающей средой токами атомов, биогенная миграция которых происходит вследствие воздействия солнечной энергии.
Основными функциями биосферы являются размножение, рост и обмен веществ живых организмов.
Основы биогенной миграции
Биогенная миграция атомов проявляется в виде круговорота веществ в природе. Биогенами называют элементы, которые участвуют в данном процессе. Сюда относятся такие вещества, как кислород, водород, азот, углерод, фосфор, железо, марганец, цинк, кальций, калий и многие другие неорганические соединения.
На самом деле в природе существует огромное количество изотопов химических элементов, но далеко не все из них входят в состав живых организмов.
Известно, что все живые организмы обладают уникальной особенностью накапливать химические элементы и их соединения. При этом в составе живого можно встретить не только широко распространенные элементы, но также и очень редко встречающиеся. Что очень интересно, концентрация их в живой материи намного выше, чем просто в окружающем пространстве. Например, растения содержат в двести раз больше углерода, чем его содержит земная кора, и в тридцать раз больше азота.
При этом каждая разновидность живых организмов имеет в себе разное количество химических элементов. Например, железные бактерии накапливают в себе просто огромное количество железа, в то время как корненожки накапливают кальций, а водоросли - йод.
Биогенная миграция атомов приводит к тому, что под влиянием живых организмов может изменяться валентность химических элементов. А также образуются новые типы химических веществ. Примерно сорок самых известных микроэлементов принимают активное участие в таком процессе, как биогенная миграция атомов. И человек является тому прямым подтверждением.
Закон биогенной миграции атомов
Данный закон введен академиком Вернадским и имеет очень важное теоретическое и практическое значение. Согласно ему, все химические процессы, происходящие на нашей планете, тесно взаимосвязаны с настоящей и прошлой деятельностью микроорганизмов и невозможны без учета биогенных и биотических факторов. Также сюда можно отнести и влияние эволюционных процессов.
Стоит учитывать, что люди имеют очень большое влияние на биосферу Земли, в частности на все ее живое население, поэтому они способны внести значительные изменения для такого процесса, как биогенная миграция атомов в биосфере.
Согласно данному закону, каждое живое существо является посредником между Солнцем и Землей. При этом, учитывая постоянный солнечный поток, а также относительную неизменность энергетики планеты, можно сделать вывод, что количество живого вещества должно быть постоянным. Такая закономерность была описана Вернадским в его трудах.
О биогеохимических циклах
Биогеохимические циклы – это особая циркуляция химических веществ в биосфере. Здесь решающую роль играют живые организмы. Для жизнедеятельности всех живых организмов нужны определенные питательные вещества, способные давать жизнь. Существует две группы таких элементов: макротрофы и микротрофы.
К макротрофным веществам относятся такие составляющие, которые создают химическую основу всех тканей у живых организмов. Сюда можно отнести калий, кальций, фосфор, кислород, углерод, водород, серу, магний и другие элементы.
А вот к микротрофным веществам относятся микроэлементы и их соединения, необходимые для существования живых организмов в очень маленьком количестве. К микроэлементам относятся цинк, медь, марганец, хлор, железо.
Кроме этого, все биогенные или питательные вещества могут неоднократно использоваться в биосфере. Ведь запасы биогенных микроэлементов не постоянны. Некоторое их количество связано и входит в состав живой биомассы. А это, в свою очередь, значительно снижает количество элементов, остающихся в экосистеме.
Если бы растения и другие живые организмы не участвовали в процессах разложения, то запас всех питательных веществ в мире уже бы давно исчерпался, а значит, и жизнь на планете Земля давно бы прекратилась.
Рассмотрим, как проходят биогеохимические циклы некоторых элементов.
Цикл углерода
Одним из самых важных источников углерода является углекислый газ, содержащийся в составе атмосферы, а также растворенный в воде. Данное вещество используется растениями для синтеза органических соединений.
Во время процесса фотосинтеза углекислый газ способен превращаться растениями в питательные органические вещества, которые служат основной пищей животным.
Такие процессы, как сгорание топлива, брожение и дыхание, способны возвращать данное вещество в окружающую среду. Согласно подсчетам ученых, в атмосфере содержится около семисот миллиардов тонн данного вещества, в то время как в гидросфере – около пятидесяти тысяч миллиардов тонн. Ежегодно в результате процесса фотосинтеза прирост растительной массы в воде и на суше составляет сто восемьдесят и пятьдесят миллиардов тонн соответственно.
Цикл азота
Биогеохимические циклы азота происходит под воздействием различных химических и биологических влияний. Например, нитратный азот может превращаться в белковый, затем переходить в мочевину, превращаться в аммиак и снова возвращаться в нитратную форму.
Цикл фосфора
Самым простым биогеохимическим циклом в природе является цикл фосфора. Его основные запасы содержатся в горных породах, которые под воздействием эрозии отдают свои фосфаты различным экосистемам.
Такие фосфаты используют растения, и с их помощью синтезируют органические вещества. Растениями питаются другие организмы. Так вот, когда они умирают и разлагаются, фосфаты снова возвращаются в почву и снова служат удобрениями для растений.
Биогенные принципы Вернадского
Под биогенной миграцией атомов понимают перемещение веществ, а также соединение их по цепям питания экосистемы. Согласно академику Вернадскому, биогенная миграция подчиняется трем очень важным принципам. Рассмотрим, о чем же говорил ученый:
- Биогенная миграция всегда стремится к ее максимальному проявлению.
- Все живые вещества биосферы находятся в постоянном и непрерывном химическом обмене с космосом. А также они создаются и поддерживаются энергией Солнца.
- Эволюционирование видов, способствующее появлению новых устойчивых форм живых организмов, приводит к ускорению биогенной миграции атомов в биосфере. Способствует этому ускоренное преобразование химических элементов.
Понятие биологического круговорота
Для того чтобы жизнь на Земле бесконечно продолжалась, все органические вещества должны вращаться по замкнутой кривой.
Биологический круговорот – это единственный способ организации жизни. Благодаря распаду всех организмов, другие организмы получают свое питание. Поэтому каждый живой организм, независимо от его вида, является звеном в цепочке питания. Распадаясь, все живые существа отдают свои элементы другим формам жизни. Не стоит недооценивать роль микроорганизмов. Именно они превращают остатки животных и растений в элементарные органические вещества, используемые зелеными растениями для синтеза новой органики.
Биологический круговорот веществ обеспечивается результатами распада. Сложные соединения начинают распадаться, высвобождая при этом энергию и теряя запасы информации, а образованные новые неорганические вещества начинают всю цепочку заново. Благодаря микроорганизмам биосфера способна к естественной саморегуляции.
Звеньями биологического круговорота являются живые организмы, принадлежащие разным систематическим группам. Они способны взаимодействовать между собой благодаря большому количеству разнообразных связей. Стоит учитывать, что все живые вещества биосферы участвуют в круговороте благодаря пищевым цепочкам.
Какие функции выполняют живые вещества в биосфере
В основе биогенной миграции атомов лежит перемещение веществ. Так вот, ученые, проанализировав все свойства такой миграции, смогли сделать выводы о том, какие же функции выполняют все живые вещества на планете Земля. Рассмотрим их:
- Энергетическая. Живые организмы способны аккумулировать питательные вещества, полученные из пищи по трофическим цепочкам.
- Транспортная. Каждый организм способен переносить органику.
- Концентрационная – организмы накапливают питательные вещества в ходе своей жизнедеятельности и используют их при строении своего тела.
- Средообразующая. Все живое способно преобразовывать химические и физические параметры окружающей среды.
- Деструктивная. Участвуют в процессе минерализации неорганических веществ.
Эволюционная теория происхождения жизни на Земле
Эволюцией можно назвать необратимые процессы исторических изменений жизни. Данная теория построена на четырех принципах:
- Избыточное потомство. Все биологические виды живых организмов очень быстро размножаются. Однако далеко не все потомство выживает, поэтому все популяции находятся в стабильности.
- Борьба за выживание также способствует контролю численности популяции.
- Наличие несущественных различий. Так как все живые особи индивидуальны, одни виды имеют больше шансов на выживание, в то время как другие меньше.
- Наследственность. Наследственная информация передается через родителей к потомству. Так вот, благодаря некоторым наследственным различиям, некоторые особи больше способны к выживанию, чем другие.
Выводы
Под биогенной миграцией атомов понимают перемещение веществ. Данный процесс бесконечен и цикличен, поэтому жизнь на Земле существует и до наших времен. В результате активной деятельности человека все созидательные процессы на Земле начинают разрушаться.
