Биогеохимия как научная дисциплина. Изучение жизни и геохимической среды в их единстве как системы организованности развития, строения и функций биосферы. Участие живого вещества в биогеохимических процессах. Современные представления о биогеохимии.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Сибирское отделение Российской Академии наук

Институт философии и права

Кафедра философии

Биогеохимия: история и современность

Работа выполнена

аспирантом ЦСБС СО РАН

Васильевой Марией Сергеевной

Философ-консультант:

(к.ф.н., ученый секретарь, Бобров Виктор Васильевич

Научный руководитель:

д.б.н., профессор, зав. лабораторией фитохимии Высочина Галина Ивановна

Новосибирск 2010

Содержание

Введение

1. Биогеохимия как научная дисциплина

2. История формирования предмета биогеохимии

3. Современные представления о биогеохимии

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Биогеохимия -- наука, изучающая жизнедеятельность организмов в качестве ведущего фактора миграции и распределения масс химических элементов на Земле. Предметом изучения биогеохимии служат процессы миграции и массообмена химических элементов между живыми организмами и окружающей средой /7, 4/.

Считается, что биогеохимия зародилась и развивалась под влиянием основополагающих трудов В.И. Вернадского, который ввёл в науку представление о живом веществе и показал его роль в планетарных геохимических процессах. Однако в возникновение и развитие биогеохимии, как самостоятельной науки, внесли вклад многие выдающиеся ученые, обратившие внимание на химический состав почвы, на особенности питания растений и т.п.

Человек влияет на химический и изотопный состав атмосферы, биосферы и земной коры, и это влияние с каждым столетием непрерывно растет /6, 217/. Биогеохимия стала особенно актуальна во второй половине XX века, явившись наиболее целостной научной основой при решении многих проблем, связанных с загрязнением природной среды /2, 5/

Целью настоящей работы является рассмотрение возникновения и становления биогеохимии как науки, изучение современных направлений ее развития.

Основными задачами реферата являются: рассмотрение биогеохимии как научной дисциплины, обобщение данных по истории возникновения и развития биогеохимии, выяснение современных направлений развития биогеохимии.

1. Биогеохимия как научная дисциплина

Биогеохимия представляет собой междисциплинарную науку, возникшую в XX веке в пограничной области между биологией, геологией и химией. Биогеохимия концентрирует свое внимание изучении роли живых организвов в миграции и пререраспределении химических элементов в земной коре. Термин «биогеохимические цикл» используется для качественного и количественного понимания трансформации и перемещения вещества как в природной, так и антропогенно-модифицированной окружающей среде /9, 3/.

Основной задачей биогеохимии является изучение жизни и геохимической среды в их единстве как системы организованности развития, строения и функций биосферы. В этом заключается методологическая основа биогеохимии - науки о химии жизни и геохимии среды, их взаимодействии, взаимообусловленности. Биогеохимия исследует жизнь как явление биологическое и биосферное, используя различные области биологии: биохимию, биофизику, морфологию, генетику, а также химию, геохимию и другие науки. Все эти обстоятельства заставили В. И. Вернадского, создателя биогеохимии, считать необходимым выделение ее в самостоятельную область естествознания.

Биогеохимия изучает геохимические процессы, протекающие при участии живых организмов, их совокупности - живого вещества (по терминологии принятой В. И. Вернадским) как вещества, обладающего максимальной геохимической энергией в биосфере и формирующего геохимическую среду жизни.

Изучение организмов, живого вещества, как биологическое, так и биогеохимическое, с учетом биогенных циклов элементов невозможно без знания химического элементарного состава организмов, метаболизма и процессов его регуляции. Здесь биогеохимия занимает соответствующее место рядом с биохимией и физиологией. Но биогеохимия при этом трансформирует биологическое, биохимическое изучение микроэлементов в биогеохимическое, биосферное и вводит его в круг проблем экологического строения биосферы.

Проблемы биогеохимии живого вещества необходимо рассматривать в связи с локальными свойствами биосферы, в которых развивалось данное живое вещество и составляющие его организмы, так же как локальные свойства биосферы необходимо рассматривать в связи с ее глобальными свойствами и свойства всей биосферы Земли - в связи с её космическим окружением /10, 12/.

Теоретическую основу биогеохимии составляет учение о живом веществе и биосфере, разработанное В.И. Вернадским. Основными понятиями биогеохимии являются: живое вещество, биосфера, биогеохимические процессы, биогеохимические циклы. /7, 5/.

Живое вещество биосферы есть совокупность ее живых организмов /4,56/. При великом разнообразии размеров, морфологии и физиологии живых организмов общим условием их существования является обмен веществ со средой обитания. Несмотря на то, что живые организмы составляют ничтожную часть массы наружных оболочек Земли, суммарный эффект их геохимической деятельности с учетом фактора времени имеет важное планетарное значение. Организмы, поглощая химические элементы селективно, в соответствии с физиологическими потребностями, вызывают в окружающей среде биогенную дифференциацию элементов. Не менее существенное значение имеет геохимия метаболизма. Газообразные метаболиты, поступая в газовую оболочку, постепенно изменяют ее состав. Жидкие метаболиты и продукты отмирания влияют на кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные условия природных вод, которые закономерно преобразуют верхнюю часть литосферы: извлекают из нее определенные химические элементы, вовлекают их в водную миграцию и в итоге способствуют формированию химического состава Мирового океана и осадочных горных пород.

Индивидуальный организм смертен, но жизнь в форме продолжающихся поколений бесконечна. Воздействие организмов на окружающую среду, не прерываясь ни на мгновение, продолжалось около 4 млрд. лет, на протяжении всей геологической истории. Поэтому постоянно существующая планетарная совокупность организмов с позиций геохимии может рассматриваться как особая форма материи - живое вещество. Его главное свойство - постоянный и непрерывный массообмен химических элементов с окружающей средой. По этой причине живое вещество играет роль ведущего фактора геохимической эволюции наружной части Земли.

Учение о живом веществе - одна из областей соприкосновения естествознания и философии. В феномене живого вещества много неясного и загадочного. Образование живого только из живого не получило пока научного объяснения и дает основание рассматривать жизнь не только как земное, но и как космическое явление. Опираясь на труды Л. Пастера и П. Кюри, В.И. Вернадский считал, что живое вещество существует в особом пространстве, геометрия которого отличается от геометрии земных небиогенных тел. В.И. Вернадский был близок к взглядам другого выдающегося ученого и мыслителя XX в. - П. Тейяра де Шардена и разделял его идею о том, что «наличие жизни предполагает существование до беспредельно простирающейся преджизни». Не углубляясь в эти проблемы, можно уверенно констатировать весьма важное значение живого вещества для существующего химического состава наружных оболочек нашей планеты /7, 5/.

Биосфера. Термин «биосфера» был введён в биологии Жаном-Батистом Ламарком в начале XIX в., а в геологии предложен австрийским геологом Эдуардом Зюссом в 1875 году. Этим термином Э. Зюсс обозначил сферу обитания организмов. В.И. Вернадский разработал представление о биосфере как о наружной оболочке Земли, охваченной геохимической деятельностью живого вещества.

В современном понимании биосфера не среда жизни, а глобальная система, где в неразрывной связи существуют, с одной стороны, инертное вещество в твердой, жидкой и газовой фазах, а с другой - разнообразные формы жизни и их метаболиты. Биосфера представляет собой единство живого вещества и пронизанной им наружной части земного шара. Живое вещество так же немыслимо без биосферы, как последняя без живого вещества /7, 6/.

Биогеохимические процессы. Ответственное место в изложенной системе представлений занимают процессы взаимодействия между живым веществом и инертной материей Земли. Это взаимодействие происходит в форме массообмена химических элементов между живыми организмами и окружающей средой. Именно процессы массообмена элементов объективно характеризуют геохимическую деятельность организмов, благодаря им биосфера имеет и поддерживает определенную, как ее называл В.И. Вернадский, «геохимическую организованность». Эти процессы, геохимические по существу (как закономерные миграции химических элементов), но осуществляемые не под воздействием геологических факторов, а в результате жизнедеятельности организмов, были названы Вернадским биогеохимическими. Очевидно, что биогеохимические процессы и их результаты должны служить главным предметом изучения биогеохимии /5, 98/.

Цикличность биогеохимических процессов. С момента научного изучения взаимодействия живых организмов с окружающей средой было обн...