Біогеохімічні функції живої речовини

Жива речовина має винятково високу функціональну активність, пов'язану з її здатністю до розмноження та кількісного росту.

Цю властивість В.І. Вернадський назвав «напором життя».

Біогеохімічні функції живої речовини поширюються на всю планету й у планетному масштабі визначають основні хімічні прояви життя.

В.І. Вернадський хімічні прояви живої речовини в біосфері розділив на 5 груп біогеохімічних функцій.

1. Газові функції.

В. І. Вернадський писав, що всі гази, що утворюються в біосфері, дуже тісно зв'язані своїм походженням з живою речовиною, завжди біогенні й змінюються головним чином біогенним шляхом.

Серед газових функцій В. И. Вернадський виділив наступні, вказавши, що цей список далеко не повний.

1.1. Киснева – у результаті якої створюється основна маса вільного кисню на планеті. Виконавцями цієї функції є фотосинтезуючі організми.

2.1. Вуглекислотна - створюється біогенна вугільна кислота в результаті дихання тварин, життєдіяльності грибів, бактерій, рослин.

У той же час ці дві функції є стадіями єдиного біогеохімічного циклу вуглецю.

3.1. Озонна - генетично пов'язана з життям, так як озон - продукт з біогенного кисню. Біогенний кисень, переходячи в озон, охороняє життя від пагубної дії ультрафіолетового випромінювання.

4.1. Азотна - вільний азот тропосфери переважно створюється живою речовиною ґрунту.

Б іогеохімічний цикл азоту й стадії азотної функції живих організмів:

I-стадія біологічної азотфіксації;

II -стадія амоніфікації;

III - стадія нітрифікації;

IV - стадія денітрифікації

5.1. Вуглеводнева - сотні й тисячі біогенних газів - вуглеводнів створюються живою речовиною. Всі запахи біосфери належать до їхнього числа- фітонциди, фермони. У хвойних лісах у сонячні дні кількість вуглеводнів у повітрі досягає декількох відсотків по вазі.

6.1. Водна – включає біогенний кругообіг води.

Стан рослинного покриву закономірно пов'язаний з вологістю повітря, вмістом води в ґрунті й більш глибокому підгрунті.

Рослини всмоктують воду із ґрунту й підґрунтя, знижують рівень ґрунтових вод і відіграють основну роль у круговороті води на нашій планеті. Але транспірація води рослинами - це тільки одна стадія біогеохімічного циклу води в біосфері.

Велика частини води, засвоєна рослинами, витрачається на фотосинтез. Процес фотосинтезу схематично можна виразити в наступному вигляді:

6СО₂+11Н₂О  С₆Н₁₂О₆+5Н₂О+6О₂ або СО₂+4Н₂О  СН₂О+3Н₂О+О₂

У фотосинтезі беруть участь вуглекислий газ і вода. В результаті фотосинтезу частина води розкладається на протони водню, електрони та кисень.

З 4 частин води повертається в середовище 3 частини, або 75%, а 1 частина, або 25%, незворотньо розкладається рослинами до атомарного О₂ та протонів Н, які включаються до складу синтезованих вуглеводів, а отже частина води тимчасово вилучається із вологообігу.

Вода, що витрачається на фотосинтез з гідросфери, знову надходить у неї в процесі дихання (розкладання глюкози до СО₂ та метаб. Н₂О) й аеробного окислення.

Водна біогеохімічна функція живої речовини найбільше яскраво виражена в лісах суходолу, особливо тропічних, і знищення лісів веде до зміни цієї біогеохімічної функції живої речовини й до перебудови всього біогеохімічного круговороту води в біосфері.

7. 1. Сірководнева й сульфідна функції. Окислювально-відновна система сульфати - сульфіди відіграє велику роль у всіх ґрунтах, особливо в умовах лужної й нейтральної реакції середовища.

У присутності органічної речовини й при нестачі кисню при участі мікроорганізмів розвивається процес відновлення сульфатів до сірчистих металів Na₂SO₄ + 2С → Na₂S+2СО₂.

Під дією вуглекислоти сірчисті метали розкладаються, утворюючи бікарбонати й карбонати лужних земель і лугів: Na₂S + Н₂СО_3.→Na₂CO₃ + H₂S.

Сірководень, що утворився, надходить в атмосферу, розвивається процес десульфування або десульфації ґрунтового розчину, ґрунтових або глибинних підземних вод, що супроводжується поступовим зникненням сірчанокислих солей і підлужненням розчину.

Процеси десульфування спостерігаються в лукових солончакуватих ґрунтах, хлоридно-сульфатних солончаках, соляних грязях, торф'яних болотах, у донних відкладеннях застійних водойм, на полях зрошуваного рису при їхньому тривалому затопленні стоячою водою.

Доступ кисню й зниження рівня ґрунтових вод у період просихання перезволожених ґрунтів викликають зрушення окислювально-відновної системи у зворотному напрямку.

Інтенсивно розвиваються окисні процеси, причому як у результаті чисто хімічних реакцій, так і під впливом мікроорганізмів. У результаті в ґрунтах утворюються сполуки сірки, що окисляються надалі до сірчаної кислоти й сульфатів.