Екологічні проблеми сучасності і біогеохімія

Хід подій поставив людство в другій половині XX в. перед проблемою, з якої воно ніколи раніше не зіштовхувалося. Виробнича діяльність досягла такого рівня, що стала позначатися на геохімічному стані навколишнього середовища. Забруднення атмосфери, природних вод, ґрунтового покриву і рослинності виробничими та побутовими відходами стало відчутним фактором впливу на глобальну систему біосфери. Згубні події відбуваються на окремих територіях, де забруднення навколишнього середовища створює загрозу для здоров'я не тільки існуючого населення, але і майбутніх поколінь. З цієї причини проблему забруднення навколишнього середовища треба розглядати з позицій біогеохімії. Залежно від особливостей циклів масообміну забруднюючий компонент може поширюватися на всю біосферу, на більш-менш значну територію або мати локальний характер. Однією із проблем, що мають глобальне значення, є передбачуване зростання вмісту вуглекислого газу в атмосфері в зв'язку з промисловим виробництвом.

Підстави для занепокоєння є. З винаходом парової машини як паливо стали широко використовувати кам'яне вугілля; з появою двигунів внутрішнього згоряння - нафту та її похідні. Таким чином, використання природних сполук карбону відбувається в настільки значній кількості, що це можна порівнювати з великим природним процесом. Всі види мінерального палива, згораючи, перетворюються на вуглекислий газ. Виникає питання: яка його подальша доля?

Спостереження за концентрацією СО₂ в атмосфері показали, що його маса в атмосфері за останні роки зростає на 2,2∙10⁹ т/рік. Сумарне надходження в атмосферу карбону в складі вуглекислого газу з індустріальних джерел в наш час оцінюється в 5∙10⁹ т/рік. Ця кількість приблизно в 15 разів менше, ніж асиміляція вуглецю при фотосинтезі рослинності Світовий суши.

При спалюванні дров, лісових пожежах в атмосферу виділяється ще 4,8∙10⁹ т СО₂ в рік, але половина цієї маси знову захоплюється рослинністю.

Ріст концентрації СО₂ сам по собі небезпеки не представляє, але підвищення вмісту молекул СO₂ може викликати підвищення температури повітря завдяки "парниковому ефекту", що може мати катастрофічні наслідки.

Серед багатьох наслідків господарської діяльності людського суспільства особливо важливе значення має процес прогресуючого нагромадження металів в навколишньому середовищі. Особлива біогеохімічна обстановка склалася у великих містах і центрах промисловості. Атмосфера міст, насичена газами і техногенними аерозолями, до того ж сильно забруднена важкими металами, в першу чергу плюмбумом від викидів двигунів автомобілів. В промислових і побутових відходах міст акумулюються різноманітні хімічні елементи і сполуки. Встановлено, що в пилу металообробних підприємств міститься висока концентрація легуючих металів і твердих сплавів (вольфраму, молібдену, хрому), в мулі очисних споруджень гальванічних цехів накопичуються кадмій, вісмут, аргентум, станум. В побутовому смітті підвищена концентрація дуже багатьох елементів. Щорічно з відходами міст надходить на смітники така кількість важких металів, що порівнюється з продукцією гірничорудних підприємств. Зростаючі маси відходів впливають на підвищення рівня концентрації важких металів в рослинності і ґрунтовому покриві зони навколо міст. Застосування компостів з побутових відходів для добрива ґрунтів приміських господарств сприяє аномально високій концентрації важких металів і деяких інших елементів у вирощуваних овочах і фруктах.

Поява мислячих організмів і початок їхньої діяльності знаменувало настання якісно новою етапу взаємодії живого з навколишнім середовищем. Господарська діяльність людського суспільства розвивалася з прогресуючою швидкістю і в сучасності досягла рівня природних процесів. При цьому маси елементів, мобілізованих господарською діяльністю людини, перебувають в зовсім інших співвідношеннях, ніж в системі природних масопотоків. Це викликає деформацію природних циклів масообміну і в силу зворотного зв'язку зміну складу навколишнього середовища. Зазначені зміни відбуваються значно швидше, ніж відбуваються процеси генетичної адаптації організмів і видоутворення. В багатьох місцях господарські дії настільки непродумані або недосконалі, що створюють гостру екологічну небезпеку.

В такій ситуації біогеохімія як наука набуває особливої актуальності. Вивчаючи процеси масообміну, що зв'язують у єдине ціле навколишнє середовище і живу речовину на різних рівнях організації біосфери, біогеохіміястворює науково-теоретичну базу для встановлення складних закономірностей взаємодії організмів із середовищем у конкретних умовах. Біогеохімією накопичений великий фактичний матеріал і створений науково-методичний апарат, що може бути успішно використаний для створення діюєвої системи контролю за еколого-геохімічним станом навколишнього середовища, а також для розробки науково обґрунтованого прогнозу екологічних наслідків господарських дій і нових технологій.

 

ВИСНОВОК

Вернадський обґрунтував зовсім новий погляд на феномен життя, як фактор геохімічної організації планети.

Кожен організм є біохімічно індивідуальним, в той же час систематичні групи в подібних еколого-геохімічних умовах мають загальні риси, а далі можна стверджувати, що такі ж загальні риси мають всі організми в їх планетарній сукупності.

Можна констатувати, що в живій речовині переважають компоненти, що активно дегазувалися в процесі формування Землі: вода і гази атмосфери. Разом із цим до складу живої речовини входять всі хімічні елементи, що утримуються в земній корі. Вони присутні в зовсім особливих співвідношеннях, неадекватних співвідношенням в інших зовнішніх оболонках нашої планети. При цьому є подібні риси відносної поширеності атомів хімічних елементів у складі живої речовини, з одного боку, і в складі міжзоряного газу і газової речовини комет з іншої. Відзначена обставина дає підставу розглядати життя як космічне явище.

В сучасності домінуючу частину живої речовини становить біомаса вищих рослин суші, середній склад яких визначає склад всієї живої речовини Землі. Головною рисою живої речовини є її біохімічна динамічність.

Глобальна біокосна система біосфери: у якій газова, рідка і тверда оболонки землі зв'язані циклічними процесами масообміну хімічних елементів. Діяльна основа системи - безперервно діюча жива речовина - захоплює з навколишнього середовища сполуки хімічних елементів, закономірно їх трансформує в інші сполуки і виділяє у навколишнє середовище змінюючи його склад. Отже, життя формує хімічний склад навколишнього середовища, безупинно взаємодіючи з його існуючим складом.

Жива речовина перебуває в стані самовідновлення і з цієї причини повільно, але неминуче змінює склад геохімічно стабільної речовини зовнішніх оболонок Землі. Найбільші зміни відбулися в газовій оболонці. Істотно змінився склад вод суші і Світового океану. Під дією наземних біоценозів, на поверхні суші сформувалася біокосна система педосфери.

В основі всіх життєвих процесів лежить обмін речовин. Тому біогеохімічна взаємодія організмів з навколишнім середовищем відбувається у формі циклічних процесів масообміну - це фактор, регулюючий цикломасообмін і міграцію хімічних елементів.

Функціонування біосфери обумовлене існуванням безлічі циклів масообміну хімічних елементів. Сполучення циклів різних рангів у сукупності обумовлюють глобальну систему обміну хімічних елементів в усій біосфері, між земною корою, Світовим океаном і атмосферою.

Біогеохімічна діяльність живих організмів забезпечується енергією сонця. Найменшою просторовою одиницею біосфери, що має повний комплекс усіх видів міграційних циклів, у межах світової суші є елементарна екосистема (елементарний ландшафт). Організація і динаміка живої речовини суші та океану істотно відрізняються, відповідно істотно розрізняється характер циклів масообміну.

Глобальна система циклічних міграцій хімічних елементів має високу здатність до саморегуляції.

Важлива особливість міграційних циклів у біосфері їх незамкнутість, можливість переходу мас, що мігрують із одного циклу в іншій або часткового виносу і акумулювання в певному природному резервуарі. Сполучення безлічі незамкнутих циклів спричиняє чудову властивість стійкості біосфери: порушення балансу мас одного циклу компенсується за рахунок інших, сполучених з ним.

Незамкнутість циклів забезпечує не тільки саморегулювання біосфери, але і її розвиток.

Відповідно до другого принципу біогеохімії, еволюція органічного світу, розвивалася в напрямку посилення біогенної міграції. Цикли масообміну в усе зростаючому ступені здійснювалися і контролювалися біогеохімічними процесами. Одночасно відбувалося ускладнення таких циклів, спочатку в океані, а потім і на суші.

Поява мислячих організмів і початок їхньої діяльності означала настання якісно нового етапу взаємодії живого з навколишнім середовищем. Господарська діяльність людини досягла рівня природних процесів. При цьому маси елементів, мобілізованих господарською діяльністю, перебувають абсолютно інших співвідношеннях, ніж в системі природних масопотоків. Це викликає деформацію природних циклів і в силу зворотного зв'язку зміни відбуваються швидше, ніж відбуваються процеси генетичної адаптації організмів і видоутворення. Непродумані господарські дії тому створюють екологічну небезпеку.

 

 

ЛІТЕРАТУРА

1. Добровольский В.В. Основы биогеохимии: М.: Высшая школа,1998. – 416 с.

2. Химия окружающей среды. – Пер. с англ. /Под ред. А.П. Цыганкова.

– М.: Химия, 1982. – 672 с.

3.Богдановский Г.А. Химическая экология: Учеб. пособие. – М.: Изд-во

МГУ, 1994. –237 с.

4. Беккер А.А., Тамерлан Б.А. Охрана и контроль загрязнения природной

среды: Учеб. пособие. –Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 286.

5. Одум Ю. Основы экологии: М.: Мир, 1975. – 742 с.

6. Кучерявий В.П. Екологія: Львів.: Світ, 2001. – 500 с.

7. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружение:

М.: Наука, 1987. – 420 с.

8. Федорова Г.В Практикум з біогеохімії для екологів. Навчальний посібник.

К.: КТН, 2007. 134 с.

 

 

 

Ю.П. Чухрій, С.М. Диханов

ОСНОВИ БІОГЕОХІМІЇ

Навчальний посібник

Підписано до друку 2009 р. Формат 60х84 1⁄ 16.

Умовн. друк. арк. 3,125. Наклад 25 прим.

Надруковано видавницьким центром ОДАХ.

65082, Одеса, вул. Дворянська, 1⁄ 3

 

 

 

©ОДАХ, 2009

 

 

Надруковано видавницьким центром ОДАХ.

65082, Одеса, вул. Дворянська, 1⁄ 3