О чем говорят и молчат почвы

Концентрационные функции проявляются в способности живых организмов аккумулировать разные химические элементы, в том числе микроэлементы, из внешней среды (почвы, воды, атмосферы). Некоторые организмы концентрируют химические элементы в количестве, в десятки и даже тысячи раз превышающем их содержание в среде (растения–манганофилы, кальциефилы и др.).

Окислительно–восстановительная функция живого вещества определяет большой спектр химических превращений веществ, включающих атомы элементов с переменной валентностью, — соединений железа, марганца, микроэлементов и т. д. В основе этой функции лежит богатство живого вещества энергией, способной совершать разнообразные химические превращения.

Биогеохимические функции человечества (техногенез, по А. Е. Ферсману) — новая, в геологическом смысле, форма созидания и превращения веществ в биосфере. Они стимулируют переход биосферы в новое состояние — ноосферу.

В учении о биосфере выделяются следующие основные аспекты: энергетический, освещающий связь биосферно–планетарных явлений с излучением Космоса (в основном солнечными) и радиоактивными процессами в земных недрах; биогеохимический, освещающий роль живого вещества в распределении и поведении атомов (изотопов) в биосфере и ее структурах; информационный, освещающий принцип организации и управления в живой природе в связи с исследованием влияния живого вещества на структуру и состав биосферы (ноосферы); пространственно–временной, освещающий формирование и эволюцию различных структур биосферы в геологическом времени в связи с особенностями пространственно–временной организации живого вещества в биосфере (проблемы симметрии); ноосферный, освещающий глобальные эффекты воздействия человека на структуру и химию биосферы (разработка полезных ископаемых), создание новых для биосферы веществ (чистые алюминий, железо и другие металлы) и изотопов (радиостронций, радиоцезий и др.), преобразование биогеоценотических структур биосферы (сведение лесов, осушение болот, распашка территорий, создание водохранилищ, загрязнение вод, почв и атмосферы продуктами хозяйственной деятельности, внесение удобрений, эрозия почв, строительство городов и плотин, промысловое хозяйство и т. д.).

Выход человека в Космос за пределы биосферы будет стимулировать разработку новых аспектов учения о биосфере.

Эволюция биосферы тесно связана с эволюцией форм живого вещества (организмов и биоценозов) и усложнением их биогеохимических функций. Большую роль в эволюции биосферы играют трансформация солнечной энергии растениями и химической — хемосинтетиками и связанный с ней синтез биогенных веществ на Земле. Эволюция биосферы, обусловленная биогеохимической работой живого вещества, в свою очередь, стимулировала и направляла эволюцию конкретных видов организмов (обратная связь в эволюции). Чтобы лучше понять биосферные задачи, нужно в общей форме представить себе средний элементарный состав живого вещества.

В весовом отношении наибольшая доля приходится на кислород (65—70 процентов) и водород (10 процентов). Остальные 20—25 процентов представлены списком разнообразных элементов, общим числом более 50. К химическим элементам, содержащимся в организмах в количестве 1—10 процентов, относятся углерод, кремний, алюминий, железо, кальций, барий, марганец, сера, фосфор. В меньшем количестве (0,1—1 процент содержатся азот, магний, натрий, хлор, бром, йод, ванадий.

В составе живого вещества постоянно присутствуют рассеянные и редкие элементы общим числом не менее 25. Отдельные элементы почти целиком захватываются живым веществом, постоянно обращаясь в его различных формах. Таковы йод, фосфор, сера и, по–видимому, калий.

Существуют специфические организмы, обладающие способностью преимущественного (более 10 процентов) накопления отдельных элементов, таких как кремний, алюминий, железо, кальций, магний, барий, марганец, сера, стронций, фосфор и некоторых других, что вызвало многообразные изменения условий миграции и аккумуляции их соединений. Так появились в земной коре месторождения угля, нефти, битумов, торфа, горючих сланцев, сапропеля. Изменились соотношения изотопов кислорода, углерода, серы. Многие месторождения руд железа, марганца, фосфора и других элементов имеют биогенное происхождение, то есть их создали микроорганизмы–концентраторы (железобактерии, серобактерии, диатомовые водоросли и др.), а также крупные обитатели суши и моря.