Біогенна міграція хімічних елементів і біогеохімічні принципи

За Вернадським, робота живої речовини в біосфері може проявлятися в двох основних формах:

· хімічній (біохімічній) – І рід геологічної діяльності;

· механічній – ІІ рід такої діяльності.

Геологічна діяльність І роду – побудова тіла організмів і перетворення їжі, звичайно, є більш важливою. Зараз існує можливість обчислити швидкість цього обміну. Так, за даними Л.М.Тюрюканова, в пшениці повна зміна атомів проходить для фосфору за 15 діб, для кальцію – в 10 разів швидше: за 1,5 доби. Постійний обмін між живим організмом і зовнішнім середовищем обумовлює прояв більшості функцій живої речовини в біосфері. За підрахунками біолога П.В.Гофмана-Кадошнікова, протягом життя людини через її тіло проходить 75 т води, 17 т вуглеводів, 2,5 т білків, 1,3 т жирів. Геохімічний ефект фізіологічної діяльності організмів обернено пропорційний до їхніх розмірів.

Велике значення має також кількість речовини, що пропускається через організм. В цьому відношенні максимальний геохімічний ефект на суші мають грунтоїди, а в океані – фільтратори. Ще Ч.Дарвін підрахував, що шар екскрементів, які виділяються дощовими черв”яками на родючих грунтах Англії, складає біля 5мм в рік. Таким чином, грунтовий пласт потужністю 1 м дощові черв”яки повністю пропускають через свій кишечник за 200років. В океані з дощовими черв”яками за “пропускною спроможністю” можуть конкурувати представники цього ж типу кільчатих червів – поліхети, а також ракоподібні. Достатньо 40 екземплярів поліхет на 1 м² , щоб поверхневий шар донних осадів потужністю в 20 – 30 см щорічно проходив через їхній кишечник. Субстрат при цьому суттєво збагачується кальцієм, залізом, магнієм, калієм і фосфором.

Біогенна міграція атомів ІІ роду - механічна – проявляється в наземних екосистемах з добре розвиненим грунтовим покривом, яка позволяє тваринам створювати глибокі укриття (гніздові камери термітів, наприклад, розміщені на глибині 2 – 4 м від поверхні). Завдяки викидам землерийок, у верхні шари грунтів потрапляють первинні невивітрені мінерали, які, розкладаючись, втягуються в біологічний кругообіг. Недарма геолог Г.Ф.Мірчинк (1889 – 1942) назвав сурка-тарбагана “кращим геологом Забайкалля” – його нори оточені “колекціями” гірських порід, добутих з глибин декількох метрів.

Біогенна міграція атомів ІІ роду поширена не тільки в наземних, але і в морських екосистемах. На дні моря організми будують собі укриття не тільки в м”якому грунті, але і в скалистому. Деякі молюски риють нори, що сягають глибини декількох метрів. Свердлять нори водорості, губки, бактерії, молюски, поліхети, морські їжачки, рачки тощо. Іноді вони проводять і руйнівну роботу. Наприклад, молюски фолад розрушили берег з гальки в районі Сочі: вони просвердлили собі підводні нори і, таким чином, берег оголився від гальки і почав відступати зі швидкістю до 4 м за рік. А в Західній Європі не менш шкідливу діяльність проводить випадково завезений з Китаю мохнаторукий краб – він проник до багатьох річок, і, будуючи свої нори, підриває береги і руйнує греблі.

До біогенної міграції ІІ роду можна віднести і переміщення самої живої речовини: сезонні перельоти птахів, переміщення тварин в пошуках їжі, масові міграції тварин.

Вернадський розділяв процеси, які здійснюються в біосфері живою речовиною за характером самих процесів. По-іншому підійшов до цього питання сучасник В.Вернадського М.А.Андрусов. “Хімічна діяльність організма взагалі, яка має геологічне значення, - писав Андрусов, -може бути зведена до двох категорій: по-перше, до утворення на зовнішній поверхні або всередині твердих виділень, здатних зберігатися; по-друге,, до утворення рідких і газоподібних виділень, здатних вступати в різні хімічні реакції з навколишнім неорганічним світом”. По суті цю ж думку розвивала на сучасному матеріалі мікробіолог Т.В.Аристовська, яка вказала, що міграція атомів хімічних елементів може бути як прямим, так і другорядним результатом життєдіяльності організмів (в першу чергу бактерій). В таблиці суміщені класифікаційні підходи Вернадського (горизонтальні ряди) і Андрусова – Арістовської (вертикальні ряди):