Биогеохимия

Наука
Биогеохимия
Предмет изучения	живое вещество
Период зарождения	XX век
Основные направления	биохимия, геохимия
Медиафайлы на Викискладе

Биогеохи́мия — раздел геохимии, изучает химический состав живого вещества и геохимические процессы, протекающие в биосфере Земли при участии живых организмов.

Возникновение и развитие биогеохимии

Биогеохимия как наука была создана в начале XX века основоположником минералогии и геохимии академиком Владимиром Вернадским. Формальной датой возникновения биогеохимии принято считать 15 ноября 1932 года, когда на сессии АН СССР Вернадский сделал доклад «Значение биогеохимии для познания биосферы». Вернадский сформулировал её как науку, изучающую роль организмов в миграции, концентрировании и рассеивании химических элементов в биосфере или как науку о формировании и развитии геохимической среды и её влиянии на эволюцию организмов, изменяющей их геохимическое значение. Основателями геохимии так же считаются Франк Кларк, Александр Ферсман и Виктор Гольдшмидт.

Но ещё до создания и развития идей Вернадского о геохимической роли живого вещества, в ходе развития естествознания совершались научные открытия, которые во многом и определили в дальнейшем основу развития биогеохимических взглядов. В конце XVIII века зарубежные ученые (в Лондоне и Париже) обсуждали роль газов в жизнедеятельности растений. Антуан Лавуазье изучал процессы обмена СО2 и О2 растениями и пришёл к выводу о существовании круговорота при взаимодействии живых организмов с природой. Им была написана работа «Кругооборот элементов на поверхности земного шара». В середине XVIII века Жан-Батист Дюма и Жан-Батист Буссенго окончательно сформулировали идею цикличности газов в системе живые организмы — атмосфера. Юстус Либих разработал теорию минерального питания растений и положил начало изучению биологического круговорота. В своих экспериментах он показал, что растения способны избирательно поглощать элементы из почвы, но почву он не рассматривал как природное образование, а как массу вне связи с процессом ее возникновения и развития. Михаил Ломоносов впервые высказал мысль о том, что развитие почвы протекает во времени в результате взаимодействия растений и горных пород.

В конце XIX века Василий Докучаев установил, что формирование почвы — это сложный процесс взаимодействия пяти факторов почвообразования: климата, рельефа, растительного и животного мира, почвообразующих пород и возраста страны. То есть им было показано единство живых организмов с другими компонентами природы. Огромная роль в становлении и развитии геохимии, в создании биогеохимии принадлежит Владимиру Вернадскому. Его работы охватывают практически все разделы геохимии, начиная от состава силикатов и заканчивая составом живых организмов и природных вод. Вернадский создал развернутое учение о биосфере, которое опубликовал в 1926 году в своем труде «Биосфера». С одной стороны он рассматривал биосферу, как оболочку Земли, в которой существует жизнь, с другой замечал, что состав биосферы определяется совокупной деятельностью живых организмов в настоящем и прошлом. Осмыслив научный подход в естествознании Докучаева, в химии Менделеева и Бутлерова, в физиологии Павлова, изучив работы Роде и Мальтуса, Вернадский подошёл к первому положению биогеохимии: химические элементы косной и живой материи связаны, ряд элементов жизненно необходим любому живому организму, без их достаточного количества не могут протекать все основные физиолого-биохимические реакции живого организма. Дальнейшее развитие идеи Вернадского получили в работах Александра Виноградова, который сформулировал понятие о биогеохимических провинциях и их роли в эволюционном развитии живого вещества, Виктора Ковальского, который в основу биогеохимии положил изучение изменчивости биогеохимических процессов синтеза и активности ферментов, гормонов, витаминов и других активных соединений живых организмов под влиянием геохимических условий внешней среды.

Предмет изучения

Биогеохимические данные на основе метаданных

Биогеохимия теснейшим образом связана с геохимией, которая изучает распространенность и миграцию химических элементов в геосферах. Геохимический подход позволяет сопоставлять и сравнивать самые разные природные тела и процессы и дает возможность объективно оценить планетарный эффект деятельности живого вещества или отдельных групп живых организмов. Биогеохимия рассматривает вопросы миграции и распределения химических элементов в биосфере с точки зрения единства неорганической и органической природы.

Биогеохимия изучает причинные зависимости жизни от естественных химических условий окружающей среды (на различных уровнях организации живой материи), биологические реакции организмов (изменение морфологии и обмена веществ) на недостаток или избыток в среде определенных химических элементов, а также их мутагенное действие, влияние на гетерогенность популяций и их эволюцию. В биогеохимии различают:

• геохимию среды жизни —содержание и миграция различных химических элементов, включая микроэлементы и их соединения в почвообразующих породах, почвах, гидросфере, атмосфере;

• биогеохимию жизни — процессы концентрирования, миграции и содержание химических элементов и их соединений в микроорганизмах, растениях и животных;

• геохимическую экологию — исследующее морфологические, ретроспективные и прогнозные задачи, связанные с изучением влияния геохимических полей и геопатогенных аномалий (неоднородностей земной коры) природного и техногенного происхождения на биоту (живые организмы); роль геохимической среды в эволюции организмов.

Задачи биогеохимии

Основными задачами биогеохимии являются:

• Изучение путей миграции химических элементов, анализ биогеохимических циклов миграции.
• Исследование географических закономерностей распределения химических элементов, используемых живыми организмами.
• Изучение биосферы как единой системы живого вещества и минеральных соединений.
• Изучение влияния жизни на историю земных химических элементов, их миграцию и накопление, её участие в геохимических процессах зоны гипергенеза и почвообразования.
• Изучение химического обмена в системе человек – организмы – окружающая среда.
• Изучение химического состава живых организмов и роли химических элементов в развитии организмов. Установление оптимальных потребностей живых организмов в различных химических элементах.
• Изучение влияния технического прогресса на процессы в биосфере.

Галерея

• Основоположники геохимии
• 

  Владимир Вернадский (1863—1945)

• 

  Франк Кларк (1847—1931)

• 

  Александр Ферсман (1883—1945)

• 

  Виктор Гольдшмидт (1888—1947)

Литература

• Биогеохимия / Большая Российская энциклопедия // научно-редакционный совет: председатель — Ю. С. Осипов и др. — Москва : Большая Российская энциклопедия, Т. 3: «Банкетная кампания» 1904 — Большой Иргиз. — 2005. — 766 с. — ISBN 978-5-85270-354-5
• Биогеохимия / Большая советская энциклопедия // Глав. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — Москва : Сов. энциклопедия, Т.3: Бари-Браслет. — 1970. — 640 с.
• Биогеохимия / Большая медицинская энциклопедия // гл. ред. акад. Б. В. Петровский; [Акад. мед. наук СССР]. — 3-е изд. — Москва : Сов. энциклопедия, Т. 3: Беклемишев — Валидол. — 1976. — 584 с.
• Проблемы биогеохимии микроэлементов и геохимической экологии: избранные труды / В. В. Ковальский; [сост. Ю. В. Ковальский] ; Российская акад. с.-х. наук. — Москва : Россельхозакадемия, 2009. — 356 с. — ISBN 5-94873-043-3