Круговороты второстепенных элементов в биосфере
Второстепенные элементы, подобно жизненно важным, нередко мигрируют между организмами и средой, хотя и не представляют какой-либо известной ценности для организмов.
Большинство из них участвуют в общем осадочном цикле, а некоторые поступают в атмосферу. Многие элементы, не относящиеся к биогенным, концентрируются в определенных тканях иногда благодаря химическому сходству с какими-то жизненно важными элементами, хотя такие их концентрации могут оказаться опасными.
Большинство второстепенных элементов в концентрациях, обычных для многих природных экосистем, почти не оказывают влияния на организмы, возможно, потому, что организмы к ним адаптировались.
Таким образом, миграции этих элементов мало интересовали нас, если бы в окружающую среду не слишком часто попадали побочные продукты горнодобывающей промышленности, различных производств, химической промышленности и современного сельского хозяйства, продукты, содержащие высокие концентрации тяжелых металлов, ядовитые органические соединения и другие потенциально опасные вещества.
Поэтому важно знать круговороты почти всех элементов. Даже очень редкий элемент, если он вносится в среду в форме высокотоксичного соединения металла или радиоактивного изотопа, может приобрести важное биологическое значение, так как даже небольшое (с геохимической точки зрения) количество такого вещества способно оказывать выраженный биологический эффект.
Радиоактивный стронций-90 крайне опасен для человека и животных за счёт того, что в организме он становится вторичным источником внутреннего облучения, приводящему к лучевой болезни.
По химическим свойствам стронций похож на кальций и поэтому, попав в организм, накапливается в костях и оказывается в тесном контакте с кроветворными тканями. Примерно 7% всего осадочного материала, стекающего вниз по рекам, составляет кальций. На каждые 1000 атомов кальция, движущихся к морю, приходится 2,4 атома стронция.
Когда при производстве и испытаниях ядерного оружия, а также при работе атомных электростанций расщепляется уран, среди отходов оказывается радиоактивный стронций-90 — один из продуктов расщепления, характеризующийся очень длительным периодом полураспада.Ничтожные количества радиоактивного стронция, содержащиеся в осадках, выпадающих после испытаний атомного оружия, и утекающие из ядерных реакторов, мигрируют вместе с кальцием из почвы и воды в растения, животных и пищу человека, накапливаясь в его костях. По мнению некоторых медиков, в 1970 г. в костях людей содержалось уже достаточное количество стронция, чтобы он оказывал канцерогенное воздействие. Когда был объявлен международный запрет на испытание ядерного оружия в атмосфере, опасность на время уменьшилась.
Сейчас в резервуарах на атомных электростанциях хранятся большие количества радиоактивных продуктов расщепления.
Как и стронций-90, накапливаясь в организме человека и животных он приводит к их облучению и, как следствие, ранней гибели.
Ещё одним примером природного элемента, мало влияющего на организмы живых существ до наступления индустриальной эры в связи с малой концентрацией и подвижностью в природе, является ртуть.
Разработка месторождений и промышленное использование ртути изменили положение, и сейчас наличие ртути и других тяжелых металлов (например, кадмия, меди, цинка) стали серьезной проблемой.
Как и в случае многих других элементов, в круговороте ртути важную роль играют микроорганизмы. Они превращают нерастворимые ее формы в растворимую, очень подвижную и очень ядовитую метилртуть.
Неорганическая ртуть Hg2+претерпевает два важных вида превращений в окружающей среде. Первый – это восстановление с образованием паров ртути.
Эта реакция играет ключевую роль в локальном круговороте ртути. Важно то, что метилирование ртути происходит в самых различных условиях: в присутствии и отсутствии кислорода, разными бактериями, в различных водоемах, в почвах и даже в атмосферном воздухе.
Особенно интенсивно процессы метилирования протекают в верхнем слое богатых органическим веществом донных отложений водоемов, во взвешенном в воде веществе, а также в слизи, покрывающей рыбу. Аналогично положение и с другими тяжелыми металлами, такими как кадмий, медь, цинк, свинец и др.
Таким образом, можно сделать следующие выводы:
- Биогеохимические циклы существуют благодаря непрерывному потоку от солнца в виде электромагнитного излучения и активной деятельности живых организмов.
- Все биогеохимические циклы взаимосвязаны. Эта взаимосвязь обусловлена тем, что в циклах элементы обращаются в формах разнообразных соединений (например, азот соединяется с водородом и кислородом).
- Круговорот совершает не сам по себе элемент, а его атомы в составе разнообразных соединений. Например, циклы металлов состоят из превращений их соединений оксидных → в солеобразующие → металлосодержащие органические соединения.
- В ходе биогеохимических циклов атомы большинства элементов проходят громадное число раз через живое вещество.
- Циклы элементов в биосфере не являются полностью замкнутыми. Определенная доля вещества выходит из активного биосферного оборота и входит в медленно текущий геологический цикл.
- Наличие биогеохимических циклов элементов на Земле является главным условием существования жизни и ее эволюции. Биогеохимические циклы поддерживают гомеостаз биосферы.
- Деятельность человека приводит к существенным изменениям естественных циклов. Такие циклы называют природно-антропогенными (например, циклы тяжелых металлов: ртуть, свинец, медь, а также фосфор, азот, сера, калий). Течение естественных процессов нарушают отлаженные биогеохимические циклы.
- Циклы особо важных химических элементов являются ключевыми для понимания эволюции живой природы. Однако нельзя не учитывать новых элементов.
- Для определенных групп живых организмов некоторые элементы, совсем не характерные для живого, играют существенную роль.
Например, для креветок большое значение имеет круговорот фосфора; круговорот кремния важен для диатомовых водорослей, усваивают радиолярии. Железо усваивают железобактерии.
- Ноосферология и глобалистика: сегодняшнее состояние
- Критики учения о ноосфере
- Развитие учения о ноосфере последователями В.И. Вернадского
- Биосферно-ноосферное учение В.И. Вернадского
- Условия становления и существования ноосферы
- Основные признаки ноосферы
- Возникновение и развитие ноосферы
- Эволюция организмов
- Важнейшие закономерности эволюции биосферы
- Оформление отчета по практике по ГОСТу 2021/2022
- Оформление ВКР по ГОСТу
- Как составить бизнес-план своими силами
- Оформление эссе по ГОСТу
- Оформление презентации по ГОСТу
- Оформление статьи по ГОСТу
- Оформление дипломной работы по ГОСТ 2021/2022
- Оформление курсовой работы по ГОСТу
- Оформление контрольной работы по ГОСТу