Геохимия природных вод - Перельман А.И.
Скачать (прямая ссылка):
К ипому разряду биокосных систем относятся ландшафты суши и верхние горизонты океанов и морей, куда проникает солнечный свет. Здесь также идет разложение органических веществ, но одновременно имеет место и противоположный процесс — фотосинтез, генерирующий свободный кислород и новые органические вещества.
Самая крупная биокосная система — биосфера. Это область жизни, которая включает в себя тропосферу, Мировой океан, ландшафты суши и толщу литосферы мощно-
стью в сотни и тысячи метров, до глубин, где еще возможна геохимическая деятельность бактерий (условная нижняя граница биосферы — горизонты с температурой 100°С). Таким образом, биосфера резко неоднородна по агрегатному строению вещества — в нее входит часть атмосферы, гидросферы и литосферы. Это обстоятельство, вероятно, мешало внедрению понятия о биосфере в естествознание, хотя элементы подобного подхода к природе намечались уже в трудах великого французского натуралиста Ж. Ламарка (1744—1829).
Термин «биосфера» н научное попятпе о ней были сформулированы лишь в 1875 г. крупным австрийским тектонистом Э. Зюссом (1831 — 1914). Специально биосферой Э. Зюсс пе занимался, и разработка современного учения о биосфере, ставшего теоретической основой решения проблемы окружающей среды, связана с именем В. И. Вернадского.
Важнейшая особенность биосферы — геохимическая работа живого вещества, которая складывается из противоположных процессов — из образования органических веществ из минеральных (фотосинтез, хемосинтез) и их разложения с образованием простых минеральных соединений. В совокупности эти процессы представляют единый биологический круговорот атомов (рис. 14). К числу основных законов геохимии автор относит п закон биологического круговорота, разработка которого связана в осповном с трудами В. И. Вернадского, Б. Б. Полыно-ва и В. Р. Вильямса. Этот закон сводится к следующему: в ходе биологического круговорота атомы поглощаются живым веществом и заряжаются энергией, становясь геохимическими аккумуляторами. Покидая живое вещество, аккумуляторы «разряжаются», отдают накопленную энергию в окружающую среду. За счет этой биогенной энергии осуществляются многие химические реакции, главными носителями энергии являются природные воды. В результате биологического круговорота атомов происходит изменение химического состава бнокосных систем, их поступательное развитие.
В результате биологического круговорота атомов в бнокосных системах сформировалась окислительно-восстановительная зональность. Например, в верхней зоне озер развивается фотосинтез и водные растения выделяют в воду свободный кислород. В глубоких частях озер фотосинтеза уже нет, там идет только разложение органиче-
]] геохимические аккумуляторы мергин
Рис. 14. Биологический круговорот атомов
; ских веществ с потреблением кислорода. В результате количество его уменьшается. В плах местами свободный кислород исчезает полностью и развивается восстанови-
¦ тельная среда (глеевая или сероводородная). Таким обра-' зом, для озер характерна следующая окислительно-восстановительная зональность: вверху — окислительная зо-
* на, внизу — восстановительная.
Озеро — наглядная модель зональности, наблюдающейся и в других биокоспых системах. В водах ландшафта 1„ окислительная среда почв склонов сменяется восстановительной в болотах. И для биосферы в целом характерна принципиально та же зональность. В водах земной поверхности преобладает окислительная среда, хотя здесь а имеются очаги восстановления в илах и болотах. В глубо-
¦ ких подземных водах биосферы уже нет свободного кислорода или его не хватает для окисления органического
вещества. Поэтому там развиваются анаэробные процессы, ^сощается резко восстановительная среда "с сероводородо.м,
. сульфидами, метаном и другими соединениями.
I Так, работа живого вещества создала резкоокислитель-i ные условия на земной поверхности и противоположные г Им, резковосстановительные, в болотах, илах и особенно
• в водоносных горизонтах.
Яшвое вещество определяет формирование в биокос-ных системах и щелочно-кислотной зональности. Напомним, что с разложением органических веществ связаио поступление в воды угольной и органических кислот, с окислением сульфидов и серы — серной кислоты. Взаимодействуя с горными породами, кислые воды нейтрализуются или даже становятся щелочными. В почвах, корах выветривания, водоносных горизонтах формируется щелочно-кислотная зональность.
В заключение раздела приведем слова Б. Б. Полынова: «Наиболее могучими, наиболее яркими деятелями в процессах выветривания и почвообразования являются организмы и вода»38. Это положение вполне можно распространить и на все другие процессы, протекающие в биосфере.
ГЕОХИМИЯ ПРИРОДНЫХ ВОД II ПРОБЛЕМА ЭВОЛЮЦИИ ОРГАНИЗМОВ
История зарождепия и развития жизни на Земле таит еще много неясного. Достаточно напомнить о таких вопросах, как причина великого мелового вымирания фауны или место и условия возникновения жизни на Земле,
- вокруг которых до сих пор ведутся споры. Геохимия намечает новые пути в решении этой круппой проблемы естествознания.
