Химические элементы в биосфере. Понятие о макро- и микроэлементах.

Воздушная оболочка, называемая атмосферой, (от греческого «атмос» — воздух и «сфера» — шар) окружает Землю со всех сторон, простираясь на высоту более 1000 км над поверхностью суши и океана. Резкой границы между атмосферой и космическим пространством нет: просто чем выше, тем воздух становится все разреженнее.В настоящее время газовый состав тропосферы (а в ней заключено более 90% массы атмосферы) следующий: N₂ – 78,09%; O₂ – 20,96%; Ar – 0,93%, CO₂ – 0,03%, а также небольшие количества гелия, водорода, криптона, ксенона, озона. С одной стороны – состав атмосферы довольно прост: она почти целиком состоит всего из трех элементов – азота, кислорода и аргона. Другие элементы, хотя и присутствуют в атмосфере в незначительном количестве, тем не менее очень важны для ее геохимии (и биогеохимии). Двуокись углерода (углекислый газ), концентрация которой всего несколько сотых процента, необходима для жизни растений, являясь источником их питания. Озон, большая часть которого сосредоточена в пределах стратосферы, также играет жизненно важную роль, так как он задерживает ультрафиолетовое излучение Солнца. Если бы этого поглощения не происходило, избыточная ультрафиолетовая радиация на поверхности Земли была бы губительной для большинства форм жизни.

Кроме постоянных компонентов, в атмосфере могут присутствовать и другие составляющие, которые необходимо принимать во внимание. Среди них наибольшее значение имеют пары воды, количество которых изменяется от 0,02 до 4% по весу.

ГИДРОСФЕРА (от греч. hydor-вода и sphaira — шар), водная оболочка Земли, расположенная между атмосферой и твердой земной корой –литосферой

Воды Мирового океана занимают 70,8% земной пов-сти. Средняя глубина его 3,8 км, средняя т-ра вод 3,8 °С. На долю Мирового океана приходится ок. 90% всехвод гидросферы, поэтому хим. состав последней близок к составу вод океана, в к-рых преобладают О (85,7%), Н (10,8%), С1 (1,93%) и Na (1,03%). Больше всего в Мировом океане (и в гидросфере) содержится ионов Cl^-, SO₂^2-, Na⁺, Mg²⁺, несколько меньше — Br^-, Са²⁺, К⁺. Средняя концентрация солей 35 г/л. В океанич.водах присутствуют все известные хим. элементы, но концентрация большинства из них низкая. В то же время общее кол-во элементов в океанич. водах огромно, напр. Аи содержится 6*10⁶ т, Ag-5*10⁹ т, U-5*10⁸ т. Из морской воды добывают NaCl, Mg, Вг.

В разных существующих на Земле организмах обнаружено около 70 химических элементов, из которых 43 считаются незаменимыми. Среди них есть постоянно встречающиеся у всех организмов, а некоторые элементы присутствуют лишь у некоторых видов. По содержанию в живом веществе их подразделяют на макроэлементы, концентрация которых превышает 10-3 весовых %, микроэлементы их доля составляет 10-3-10-5 %, и ультраэлементы — группу микроэлементов, находящихся в ничтожно малом количестве (например, золото, ртуть, уран, радий). Некоторые элементы абсолютно необходимы всем организмам, многие требуются для нормального развития только отдельным видам, есть и совершенно ненужные для жизнедеятельности большинства животных и растений.

Всем без исключения организмам абсолютно необходимы С, Н, N, О, Р и S. Более 96 % органической массы приходится на долю четырех элементов — водорода, кислорода, углерода и азота и почти 4% — на долю семи так называемых макроэлементов: кальция, фосфора, натрия, серы, калия, хлора и магния. Среди важнейших микроэлементов выделяют железо, кобальт, медь, цинк, хром, молибден, марганец,фтор, йод и селен. Эти элементы, преобладающие в горных породах в виде малорастворимых соединений, в составе организмов встречаются в ничтожных количествах, как правило, в биоактивных веществах — витаминах, гормонах, ферментах и т. п. Содержание тяжелых элементов, создающих обычно токсичные молекулы в биомассе крайне невелико.

 

Геохимическая классификация элементов В. Гольдшмидта.

Макроэлементы

Элементы, содержание которых в живых организмах составляет больше 0,001 %. Это кислород, водород, углерод, азот, фосфор, калий, кальций, сера,магний, натрий, хлор, железо и др. Эти элементы слагают плоть живых организмов.

Микроэлементы

Элементы, содержание которых мало, но они участвуют в биохимических процессах и в значительной мере определяют самочувствие живых организмов. По современным данным более 30 микроэлементов считаются необходимыми для жизнедеятельности растений и животных. Среди них алюминий, цинк,кобальт, железо, йод, селен, медь, молибден, бром, фтор.