БИОГЕОХИМИЯ

— раздел геохимии, рассматривающий роль организмов в геохим. процессах миграции, распределения, рассеяния и концентрации хим. элементов в оболочках биосферы, в организмах и живом веществе. Б. — обл. знаний, имеющая свои сложные теоретические и практические задачи и свои особые методы исследования. Б. можно рассматривать как исторически сложившуюся и развивающуюся систему знаний о роли организмов (живого вещества) в миграции атомов в биосфере Земли в связи с эволюцией биосферы и жизни на Земле. Основные положения Б. сформулированы и разработаны Вернадским и изложены в его классических работах. Они развиты его учениками и последователями — Виноградовым, Самойловым, Ковальским, Кузнецовым, Манской, Малюгой и др. Идея единства геохим. среды и жизни, развиваемая Б., дает новое понимание роли жизни в структуре мира и связи ее с планетной химией. Познание сложных биогеохим. явлений возможно путем сочетания геохим. методов исследования с биологическими (часто биохим.), что позволяет охватить жизнь и ее геохим. среду в их единстве, как природное целостное явление. Поэтому можно считать, что Б. располагает своим особым биогеохим. методом исследования.

В задачи Б. входит изучение многих проблем: 1. Основным является учение о биосфере — сложной оболочке Земли, заселенной организмами. В ней совершается обмен веществ между всей массой организмов — живым веществом и материей планеты. Понимание этих явлений основывается на количественных закономерностях. 2. Разработка учения о живом веществе привела Вернадского к открытию количественных закономерностей биосферы. Они определяются количественными характеристиками живого вещества: массой, элементарным хим. сост. и геохим. энергией. Вернадский ввел биогеохим. константы — предельно наибольшее расстояние, по которому может распространяться жизнь (оно равно земному экватору — 40075721 м), и стационарное число однородного живого вещества (N_max), равное числу особей вида при заполнении им земной поверхности (5,10064•10⁸ км²). Константы используются для расчета геохим. энергии живого вещества в биосфере. По расчетам Вернадского,

,

где Δ — показатель прогрессии размножения вида, а 13963,3 — величина, полученная при делении стационарного числа на 365. Геохим. энергия живого вещества зависит также от интенсивности в организмах биохим. процессов обмена веществ. 3. Геохимия орг. вещества изучает изменения остатков живой материи после смерти растительных и животных организмов и определяет стадии геохим. превращения орг. веществ растительного и животного происхождения и механизмы сорбции этими продуктами редких элементов, напр. Ge, V, U — орг. компонентами углей, битумов. 4. Проблема биогенной миграции хим. элементов в биосфере, занимающая центр, место в Б., связана со всеми разрабатываемыми ею направлениями. Геол. масштабы биогенной миграции определяются степенью концентрации хим. элементов организмами, массой живого вещества и его геохим. энергией. Жизнь (живое вещество) — одна из могущественнейших геохим. сил нашей планеты, а вызываемая ею миграция атомов представляет собой важнейшую форму организованности биосферы. Важной задачей является изучение механизмов биогенной концентрации хим. элементов организмами и форм их соединений. 5. Б. изучает роль организмов в образовании биогенных м-лов и г. п. — биолитов (известняки, диатомиты, биогенная S, биогенные руды Fe и Mn), в частности каустобиолитов (торфы, каменные угли и пр.). Большой интерес представляет биогенная концентрация хим. элементов. Напр., йода в некоторых водорослях в 1000 раз больше, чем в морской воде; после отмирания такие водоросли служат источником I в минерализованных иловых водах. 6. Представление о единстве жизни и геохим. среды основывается на изучении хим. свойств геохим. сред жизни и влияния их на живые организмы. Основные геохим. среды жизни — почва, вода и тропосфера (нижняя часть атмосферы) — формируются под влиянием живых организмов и частично абиогенных процессов, поэтому они составляют разл. виды биокосного вещества. Важнейшими задачами биогеохим. изучения геохим. сред жизни является определение их генезиса, элементарного хим. сост. и содер. в них форм соединений хим. элементов. 7. Вопросы геохим. экологии организмов составляют важное направление Б., рассматривающее влияние геохим. факторов — хим. элементов и их соединений, содер. в геохим. средах жизни,— на организмы, их хим. и морфологическую изменчивость, приспособляемость к геохим. среде, а также геохим. причины эндемических болезней растении, животных и человека. 8. Биогеохим. районирование, основанное на изменчивости биогеохим. пищевых цепей (см. Провинции и зоны биогеохимические), позволяет классифицировать основные биогеохим. зоны и провинции и дать их биогеохим. характеристику. Практическими аспектами этого раздела Б. являются: разработка мероприятий по увеличению урожайности растений и продуктивности животных путем подкормки солями микроэлементов; открытие эндемических болезней растений, животных и человека и разработка способов их предупреждения. 9. Важным прикладным разделом Б. является биогеохимический метод поисков руд, основанный на биогеохим. исследованиях почв и растений над рудными телами. 10. Теоретические задачи ставятся перед палеобиогеохимией: реконструкция биосферы Земли и биохим. зон и провинций, существовавших в разл. геол. время. В. В. Ковальский.