Живое вещество

Атмосфера

 

По химическому составу атмосфера на 99, 99% представлена четырьмя компонентами (в абсолютно сухом воздухе)[1]:

· азот N₂ – 75,51%;

· кислород О₂ – 23,15 %;

· аргон Ar – 1,28%;

· углекислый газ СО₂- 0,046%.

 

Кроме перечисленных основных компонентов в состав атмосферы входят микрокомпоненты, представленные инертными газами (гелий Не, неон Ne, криптон Kr, ксенон Xe) и водородом (Н₂).Содержание микрокомпонентов в атмосферном воздухе находится в пределах от 0,3×10^-5% (водород) до 125×10^-5% (гелий) [2].

Кроме постоянных микрокомпонентов в составе атмосферного воздуха обычно присутствуют в переменных количествах ксенокомпоненты, являющиеся временными примесями, поступление которых в атмосферу связано с вулканической деятельность, жизнедеятельностью животных и растений, а также деятельностью объектов промышленной и социальной структуры человеческого общества (оксиды азота NO и NO₂, оксид углерода СО, метан СН₄, диоксид серы SO₂, сероводород H₂S, фтор F₂, хлор Cl₂ и др.). Ксенокомпоненты в повышенных концентрациях оказывают отрицательное воздействие на живые организмы и рассматриваются как загрязнители атмосферного воздуха. К числу ксенокомпонентов относятся и пылевые частицы, мигрирующие в атмосфере на значительные расстояния.

Удерживаясь гравитационным полем Земли, атмосфера имеет зональное строение. Около 95% массы атмосферы приходится на ее внутренний слой – тропосферу, простирающийся на высоту до 17 км от земной поверхности. Выше тропосферы на высоте от 17 до 48 км располагается второй атмосферный слой – стратосфера. В стратосфере сконцентрировано основное количество атмосферного озона О_3. Мощность озонового слоя при обычных условиях составляет 1,7- 4 мм. Несмотря на столь незначитель­ное содержание, роль атмосферного озона в развитии живых ор­ганизмов чрезвычайно велика. Для него характерна сильная аб­сорбция света с длиной волн 200-300 нм, т.е. губительных для организмов (разрушающих их клетки) ультрафиолетовых лучей. За­держивая около 99% поступающего от Солнца высокоэнергетического ультрафиолетового излучения, озоновый слой де­лает возможным существование биосферы.

 

 

 

Живые организмы по определению В.И. Вернадского являются мощной геохимической силой на поверхности Земли [1]. Особенно значительная роль растений и микроорганизмов.

Живое вещество биосферы в своем составе отражает особенности химического состава литосферы и гидросферы. Наиболее близко живое вещество по своему составу к гидросфере - преобладание в составе живого вещества кислорода (70 %) и водорода (10.5 %). Сравнительно мало в живом веществе распространенных в литосфере, но не характерных для гидросферы элементов кремния (0.15 %), железа (0.02%) и алюминия (0.02 %).

С другой стороны, живое вещество по содержанию ряда элементов резко отличается и от литосферы, и от гидросферы. К таким элементам относятся углерод С и азот N. Содержание углерода в литосфере 0.27 %, азота 0.002 % , а в живом веществе , соответственно, 18% и 0.3 % (степень концентрирования от 60 до 150 раз).

Кислород, водород и углерод растения усваивают из почвы и атмосферы (вода и углекислый газ). Значительную часть азота растения также получают за счет азотфиксирующих бактерий. Остальные химические элементы растения получают из почвы.

В результате химический состав минеральной (зольной) части растений зависит от химического состава почв, но не повторяет его. Благодаря сложившемуся типу обмена веществ растения избирательно поглощают из почвы необходимые элементы, в количествах соответствующих их физиологическим и биохимическим потребностям.

Накопление химических элементов в живом веществе характеризуется коэффициентом биофильности (Кбф)-отношением кларка элемента в живом веществе (в зольной части растений) к его кларку в литосфере (рисунок 1.4). Следует отметить накопление в живом веществе таких элементов, как фосфор Р, сера S, марганец Mn, а также “тяжелых” элементов - медь Cu, молибден Mo, цинк Zn и др. , кларки которых в живом веществе в несколько раз выше, чем в литосфере. Вместе с тем следует отменить избирательность растений в поглощении и накоплении таких токсичных для живых организмов химических элементов как ртуть (Кбф= 0,01), мышьяк (Кбф= 0,17), кадмий (Кбф= 0,077), фтор (Кбф= 0,015).

 

 

Рисунок 1.4. Коэффициенты биофильности химических элементов.