Биосфера
Биосфера (греч. bios — жизнь + sphaira — шар) — наружная оболочка Земли, населенная живыми организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Термин «биосфера» предложен австрийским геологом Э. Зюссом, учение о биосфере было создано и развито российским и советским ученым Вернадским Владимиром Ивановичем.
Биосфера — совокупность всех биогеоценозов, это открытая система, структура и свойства которой определяются деятельностью организмов в прошлом и настоящем. Биосферу можно рассматривать как часть лито-, гидро- и атмосферы, заселенную живыми существами.
Запомните, что наибольшая концентрация живого вещества сосредоточена на границе сред (к примеру, на границе литосферы и атмосферы).
Границы биосферы
Общая толщина биосферы приблизительно 17 км. Живые организмы проникают вглубь литосферы на расстояние до 6-7 км, заселяют всю толщу гидросферы (до самого дна мирового океана). В атмосфере живые организмы встречаются в нижней части — тропосфере, которую сверху ограничивает озоновый слой (часть стратосферы).
Выше «озонового экрана» существование жизни в привычном для нас виде невозможно, так как губительное УФ (ультрафиолетовое) излучение уничтожает все живое. Возникновению жизни в недрах Земли препятствует высокая температура, оказывающая разрушительное воздействие.
Вещество биосферы
Многокомпонентная сложная система биосферы включает несколько отдельных элементов. Вернадский В.И. создал учение, в соответствии с которым вещество биосферы состоит из:
- Живое вещество
Совокупность всех живых организмов на нашей планете. Именно Вернадский показал, что деятельность живых существ — важнейший фактор геологических изменений планеты.
Формируется без участия живых организмов. Базальт, гранит, песок, золотоносные руды. К косному веществу можно отнести горные породы магматического происхождения, образовавшиеся в результате извержения вулканов.
Это вещество образуется живыми организмами в процессе их жизнедеятельности. Примерами биогенного вещества могут послужить залежи известняка, природный газ, кислород, нефть, каменный уголь, торф.
Биокосное вещество создается одновременно деятельностью живых организмов и косными процессами. Таким образом, биокосное вещество объединяет в себе живое и косное вещества.
К биокосному веществу относятся пресная и соленая вода, почва, воздух. Почва является верхним наиболее плодородным слоем литосферы Земли. Почва — уникальный продукт совместной деятельности живых организмов, то есть биологических и геологических процессов, протекающих в живой природе.
Функции живого вещества
Важнейший компонент биосферы — живое вещество, то есть — живые организмы. Их деятельность приводит к наиболее значительным геологическим изменениям в биосфере, они обеспечивают круговорот веществ — главное условие зарождения новой жизни.
Перечислим важнейшие функции живого вещества:
- Энергетическая
Живые организмы постоянно получают и преобразуют энергию. Растения преобразуют энергию солнечного света в энергию химических связей, а животные передают ее по цепочке. После смерти растений и животных энергия возвращается в круговорот благодаря бактериям и грибам — сапротрофам (греч. sapros – гнилой), разлагающим мертвое органическое вещество.
Деятельность живых организмов обеспечивает постоянный газовый состав атмосферы. В ходе дыхания животные поглощают кислород и выделяют углекислый газ, а растения в ходе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Бактерии хемотрофы также выделяют в атмосферу некоторые газы, полученные окислением сероводорода, азота.
Я никогда не перестану восхищаться этой функцией живого вещества. Вы только вдумайтесь: на одной и той же почве, рядом друг с другом, растут совершенно разные растения по форме, размеру и окраске плодов, цветков! Каждый раз задумываешься: как это возможно?
Это связано с тем, что каждое живое существо избирательно накапливает определенные химические элементы. К примеру, многие моллюски накапливают кальций, образуют известковый скелет — раковину. После их смерти раковины опускаются на дно, в результате чего создаются залежи полезных ископаемых — известняка (мела).
В результате жизнедеятельности мха сфагнума образуется полезное ископаемое — торф, а папоротниковидные образуют каменный уголь. Это концентрат углеродистых и кальциевых соединений в погибших растениях, которые тысячелетиями отмирали и образовали залежи ископаемых.
Живые организмы способны окислять и восстанавливать различные химические вещества. На реакциях окисления и восстановления основан метаболизм (обмен веществ) любого живого существа, подобные реакции протекают постоянно в ходе фотосинтеза, энергетического обмена.
Без разрушения «старой» жизни, невозможно возникновение «новой». После смерти живых существ их останки подвергаются разрушению, из них высвобождается энергия, накопленная в связях химических веществ. Непрерывный круговорот должен продолжаться всегда — это главное условие жизни.
Теория биогенной миграции атомов Вернадского В.И.
При непосредственном участии живого вещества в биосфере непрерывно осуществляется биогенная миграция атомов. Даже сейчас, с каждым вашим вдохом, атомы кислорода соединяются с гемоглобином эритроцитов, доставляются по крови к клеткам тканей организма и становятся частью ваших клеток.
Откуда взялся кислород, которым мы дышим? Его в процессе фотосинтеза выделили растения. Для процесса фотосинтеза необходим углекислый газ, который в процессе дыхания выделяют животные, углекислый газ, который образуется при разложении останков растений и животных. Получается круговорот атомов.
Все атомы, которыми мы обладаем, которые стали частью наших рук, глаз, носа, языка — все эти атомы кому-то принадлежали до нас! За миллиарды лет существования Земли они успели побывать в мириадах растений, грибов и животных. То, что наши атомы сейчас с нами — великое чудо и немыслимая случайность.
Я искренне восхищаюсь этой теорией, она показывает непрерывность жизни, бесконечность нашего существования и единство всего живого.
Ноосфера
Ноосфера (греч. noos — разум и sphaira — шар) — термин введенный русским ученым В.И. Вернадским. Ноосфера подразумевает взаимодействие природы и общества, при котором человек является главным определяющим фактором эволюции. Человек становится крупнейшей геологической силой.
Споры о том, можно ли считать современный этап развития цивилизации ноосферой остаются открытыми. Основная идея ноосферы — разумное, рациональное поведение человека, при котором он сосуществует в гармонии со всеми другими формами жизни.
К сожалению, нынешняя ситуация напоминает старую поговорку: «Пока не потеряешь, не осознаешь ценность». Неужели растения должны исчезнуть с лица Земли, чтобы мы вспомнили о том, что благодаря фотосинтезу в их листьях мы дышим кислородом? В этом случае чувство нашего ложного величия может сильно пострадать.
Круговорот веществ
Углерод находится в природе в основном в составе углекислого газа, угольной кислоты и ее нерастворимых солей — карбоната кальция (из которого состоят раковины моллюсков). Отмирая, живые организмы образуют залежи полезных ископаемых: торф, древесину, каменный уголь, нефть. Известняк может надолго исключить углерод из круговорота веществ.
Подобно этому, долгое время нефть и уголь были почти полностью исключены из круговорота веществ, однако в настоящее время человек «вернул их в строй» вместе с выхлопными газами.
Азот находится в воздухе, которым мы дышим, и составляет 78% от его объема. Большая часть азота поступает в почву и воду благодаря деятельности микроорганизмов, бактерий и водорослей.
Широко известны клубеньковые бактерии на корнях бобовых растений, находящиеся с ними в симбиозе. Клубеньковые бактерии переводят атмосферный азот в нитраты, которые необходимы для роста и развития растения и могут быть усвоены им, в отличие от атмосферного азота (газа).
В листьях в процессе биосинтеза азот преобразуется в белки. Травоядные животные поедают растения, таким образом, белок включается в их состав. После смерти животных белки разлагаются сапротрофами, которые выделяют аммиак, нитраты. Часть нитратов усваивается растениями, а часть восстанавливается бактериями до атмосферного азота — цикл замыкается.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник
Геохимические классификации элементов Вернадского и Заварицкого. По классификации В.И. Вернадского выделяется 6 групп элеменетов
По классификации В.И. Вернадского выделяется 6 групп элеменетов. Самая большая по числу элементов — циклическая группа (44 элемента), элементы которой слагают почти всю земную кору. Они участвуют в обратимых циклах, образуя химические соединения, отдельные молекулы. Каждый элемент в различных геосферах образует свои соединения, постоянно возобновляющиеся, но после каких-то изменений элемент возвращается к первичному соединению и начинает новый цикл. Важную роль в таком круговом процессе играет живое вещество, не только для таких элементов, как О, С, N, Н, S, но и для металлов (Fe, Си, Zn, Мп и др.). Однако круговой процесс не является вполне обратимым, так как часть элементов неизбежно и постоянно выходит из этого процесса.
Группа рассеянных элементов включает Li, Se, Ga, Br, Rb, Y, (Nb), In, I, Cs, Та. Некоторые из них не образуют своих соединений, другие -редко образуют, а все они чаще встречаются в состоянии свободных атомов, в виде «следов» в минералах и горных породах. Это тоже циклические элементы, однако в круговом процессе участвуют, чередуясь, их химические соединения и свободные атомы. Те же элементы, которые не образуют своих минералов, присутствуют только в свободном состоянии в живом или неживом веществе. Это элементы нечетные, с нечетными атомными числами, что, вероятно, тоже связано с особенностями их распространения, рассеяния.
Группа сильно радиоактивных элементов состоит из 7 элементов, два из которых (U и Th) дают химические соединения и входят в обратимые циклы. Часть их теряется в ходе кругового процесса, а часть (поеле распада) дает начало другим элементам, которые входят в другие классификационные группы (Не, РЬ).
Редкоземельные элементы(La, Ce, Yb, Sm и др.), или группа лантаноидов, характеризуется особым строением атомов и поведением в условиях земной коры.
Благородные или инертные газы( 5 элементов- гелий, неон-аргон) входят в состав атмосферы и не принимают участия в химических земных процессах. Но велико их геохимическое значение и велика роль в мироздании. Их роль в структуре нашей планеты только начинает открываться.
Благородные металлы (Pt, Au, Ir, Pd и др.) встречаются в земной коре в самородном виде.
Еще раз следует подчеркнуть важное значение строения атомов при объединении элементов в указанные группы!
По А.Н. Заварицкому, нахождение химических элементов в земной коре зависит от строения атомов элементов. Таблицу Менделеева он разделил на 10 блоков (рис. 6.1):
1) благородные газы (от Не до Rn); 2) элементы горных пород (Na, Mg, Al, Si, К, Ca и др.); 3) элементы магматических эманации (В, F, Р, CI, S и др.); 4) элементы «семейства», группы железа (Ti, V, Cr, Mn, Fe, Со, Ni); 5) редкие элементы (Sc, TR, Nb, Та и др.); 6) радиоактивные элементы (Ra, Th, U и др.); 7) элементы сульфидных руд (Си, Zn, Sn, Hg, Ag и др.); 8) элементы металлоидные и метаплогенные (As, Sb, Bi, Se и др.); 9) платиноиды — элементы группы платины (Os, Ir, Pt и др.); 10) тяжелые галоиды (Br, 1).
Дата добавления: 2014-12-14 ; просмотров: 1758 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник
ГЕОХИМИ́ЧЕСКАЯ КЛАССИФИКА́ЦИЯ ЭЛЕМЕ́НТОВ
В книжной версии
Том 6. Москва, 2006, стр. 646-647
Скопировать библиографическую ссылку:
ГЕОХИМИ́ЧЕСКАЯ КЛАССИФИКА́ЦИЯ ЭЛЕМЕ́НТОВ, разделение химич. элементов на группы в соответствии с осн. закономерностями их участия в геологич. процессах. Общепринятыми Г. к. э., наиболее глубоко отражающими осн. законы геохимии, являются классификации В. И. Вернадского и В. М. Гольдшмидта . В основу своей классификации Вернадский положил четыре принципа, определяющих историю элементов в земной коре: химич. активность, участие в циклич. процессах биосферы, преобладание их в рассеянном состоянии, высокую радиоактивность. Им были выделены группы: благородных газов (He, Ne, Ar, Kr, Xe), благородных металлов (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Au, Ag), биогеохимически активных, т. н. циклич. элементов (H, Na, K, Cu, Mg, Ca, Zn, B, Al, C, Si, Ti, Zr, Pb, N, P, V, O, S, Cr, Mo, F, Cl, Mn, Fe, Co, Ni и др.), рассеянных (Li, Rb, Cs, Sc, Hf, Ta, Y, Ga, In, Tl, Ge, Re, Br, I), сильнорадиоактивных (Po, Rn, Ra, Ac, Th, Pa, U) и редкоземельных элементов (La, Сe, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu). Гольдшмидт подразделил все элементы на группы в соответствии с устойчивостью разл. типов их соединений в природе, электронным строением атомов и ионов, специфичностью проявления сродства к тем или иным анионам, положением данного элемента на кривой атомных объёмов и др. В основу им были положены законы распределения элементов по трём фазам метеоритов: силикатной (кислородной), сульфидной и металлической. Эталоном, относительно которого классифицировались все элементы, выбрано железо – элемент с высокой распространённостью, входящий в состав всех фаз метеоритов. Соответственно выделены: литофильные элементы , обогащающие силикаты (O, Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, B, Al, Sc, Y, РЗЭ, Si, Ti, Zr, Hf, Th, U, Nb, Ta, Cr, Mn, F, Cl, Br, I, W и др.), халькофильные элементы , обогащающие сульфиды (S, Se, Te, As, Sb, Bi, Cu, Ag, Zn, Cd, Hg, In, Tl и др.), и сидерофильные элементы , обогащающие металлич. фазу (Ni, Co, P, C, Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt, Au, Mo). Ряд элементов с промежуточными свойствами попали в неск. групп: Ga, Ge, Sn, W, Mo, C, P. Кроме того, Гольдшмидт выделил дополнит. группы: атмофильные элементы, на основании преобладающей роли их газообразных соединений в геохимич. процессах и накопления многих из них в атмосфере (H, N, C, O, Cl, Br, I и благородные газы), и биофильные элементы, являющиеся гл. компонентами организмов (C, H, O, N, P, S, Cl, I, B, Ca, Mg, K, Na, V, Zn, Mn, Fe, Cu). Повторение элементов в разных группах естественно, поскольку при выделении дополнит. групп использованы др. характеристики, напр.: устойчивость газообразных соединений и высокая подвижность, обусловливающие вынос и концентрацию их в определённых условиях, ведущая роль в биохимич. процессах. Г. к. э. позволяет предсказать гл. тип их химич. соединений в природе и тем самым факторы, приводящие к их концентрации. Так, халькофильные элементы в подавляющей массе концентрируются в виде осн. и примесных компонентов в сульфидных рудных месторождениях; большинство сидерофильных элементов (Au, группа Pt) – в самородном состоянии; литофильные элементы – в составе гл. или второстепенных минералов магматич. и осадочных пород.
Источник