mikr4

Раковины ископаемых морских моллюсков образуют нередко пласты известняков. Но если мы рассмотрим извест­няки, мел, диатомит и многие другие так называемые осадочные породы под микроскопом, то увидим, что они часто сплошь со­стоят из остатков скелетов организмов микроскопической величины. Одним словом, в геологии давно признана огромная роль населяющих земной шар организмов во всех процессах, кото­рые происходят на поверхности Земли. Живое вещество принимает большее или меньшее участие в таких геохимических процессах, как образование горных по­род, концентрация или рассеяние отдельных химических эле­ментов, осаждение веществ из воды, образование известняков из известковых скелетов организмов.

Но далеко не у всех морских организмов скелеты из извести. У некоторых, например, губок, скелеты из кремнезема. Но еще более существенно то, что в процессе жизни все организмы Земли, растения и животные, извлекают, поглоща ют или поедают и снова выделяют огромные массы различных веществ и как бы пропускают эти вещества через себя. Скорость этого процесса особенно велика у самых мельчай­ших организмов: бактерий, простейших водорослей и других низших организмов. Это связано с огромной скоростью их размножения. Они де­лятся каждые пять-десять минут. Но и продолжительность жизни их невелика.

Подсчет показывает, что в этом процессе деления клеток за­хватывается количество вещества, во много тысяч раз большее того, которое находится в каждый данный момент во всех ор­ганизмах Земли, растениях и животных или, как говорят, во всем живом веществе планеты. Напомним, что зеленые растения на свету выделяют из сво­их листьев кислород и поглощают углекислоту. Кислород воз­духа, образовавшийся таким путем, идет на окисление расти­тельных остатков, окисляет некоторые горные породы, погло­щается животными при дыхании. Углекислота в растениях превращается в углеводы, белки и другие соединения. Представьте себе на момент, что на поверх­ности Земли, в ее морях и океанах, на равнинах и в горах исчез­ли все организмы. Что бы произошло? Кислород связался бы остатками органического вещества и исчез бы из атмосферы. Состав ее стал бы другой. Микроско­пических морских организмов с известковым скелетом не ста­ло бы — следовательно, не стали бы образовываться пласты из­вестняка и мела, перестали бы вздыматься меловые горы. Лик Земли совершенно преобразился бы и стал иным.

Геохимическая деятельность организмов чрезвычайно раз­нообразна. Разные организмы могут участвовать в самых раз­личных процессах. Для того чтобы выяснить геохимическую роль организмов, прежде всего необходимо знать их химический состав. Свое тело организмы строят целиком за счет веществ, извлекаемых тем или иным путем из окружающей их среды,— из воды, почвы и воздуха. Очень давно было установ­лено, что главной составной ча­стью всех организмов является вода — Н2О, в среднем около 80%, причем несколько больше в растениях и несколько мень­ше в животных.




Поэтому элемент кислород в организмах занимает по мас­се первое место. Совершенно исключитель­ную роль играет в строении тела организмов углерод. Углерод образует многие тысячи разнообразных соедине­ний с водородом, кислородом, азотом, серой, фосфором, из кото­рых, в свою очередь, слагаются белки, жиры, углеводы, тела орга­низмов. Основным источником для этих углеродных соединений в живом веществе является углекислота. Далее, в организмах содержится значительное количество азота, фосфора, серы в виде сложных органических соединений. Наконец, в организмах всегда находятся кальций —особенно в скелетах,—калий, железой дру­гие химические элементы.

Вначале полагали, что для всех организмов исключительное зна­чение имеют десять-двенадцать элементов, находящихся в них в наибольших количествах. Так, обнаружилось, например, что кремний играет важную роль в жизни кремневых губок, микроскопических радиолярий, диатомовых водорослей, скелеты которых образуются из окиси кремния. Железные бактерии концентрируют в своих телах железо. Открыты были бактерии, таким же образом концентрирующие марганец и серу. В скелетах некоторых морских организмов обнаружили вме­сто кальция барий и стронций. Некоторые организмы, например морские беспозвоночные оболочники, выбирают и накапливают атомы ванадия из мор^ ской воды и морского ила, где имеются лишь ничтожные следы этого элемента. После гибели этих организмов ванадий в концентрирован­ном виде остается в морских осадках.

Другие, как например, водоросли, выбирают из морской воды йод, которого здесь миллионные доли процента. Затем йод с остатками морских водорослей поступает в морской грунт, В породе, впоследствии сложившейся из этого грунта, образуются йодные минерализо­ванные воды. И мы добы­ваем йод из пластовых вод, пробуривая глубоко поро­ды там, где было когда-то море.

Геохимическая роль подобных организмов-кон­центраторов огромна. Чем совершеннее тех­ника исследования соста­ва организмов, тем боль­шее число химических элементов находим мы в них, правда, в очень малых количествах. Вначале даже допуска­ли, что серебро, рубидий, кадмий и другие химиче­ские элементы, обнаружен­ные в организмах,— лишь случайное загрязнение, но теперь твердо установлено, что практически в состав организ­мов входят все химические элементы. Весь вопрос в том, в ка­ких количествах содержатся они в разных организмах. В на­стоящее время именно этот вопрос и занимает ученых.

Мы заранее можем сказать, что состав организмов далеко не повторяет состава окружающей среды — пород, вод, газов, вместе взятых. Например, в почвах и породах находятся в значительных количествах титан, торий, барий и другие химические элемен­ты, между тем титана в организмах в десятки тысяч раз мень­ше, чем в почвах, и т. п. С другой стороны, в почвах, в водах мало углерода, фосфо­ра, калия и других химических элементов, которые скаплива­ются в организмах в значительно больших количествах.

С геохимической точки зрения в настоящее время стало яс­но, что главная масса тела организмов слагается из тех хими­ческих элементов, которые в условиях поверхности Земли — биосферы (области обитания организмов на нашей планете) образуют легкоподвижные соединения или газы. Действи­тельно, углекислота, азот, кислород, вода — все это газы или жидкости легкоподвижные, доступные для организмов в про­цессе их жизни. Йод, калий, кальций, фосфор, сера, кремний и многие другие легко образуют растворимые в воде соеди­нения. Зато титан, барий, цирконий, торий хотя и находятся в до­статочном количестве в почвах, и породах, не образуют в биосфере легко растворимых в воде и, следовательно, легко перемещающихся соединений. Они менее доступны или совсем 1недостушны организмам. Организмы их не накапливают. Они находятся в них в непропорционально малых количе­ствах.

Очень мало в организмах и тех химических элементов, которых в биосфере недостаточно, как, например, радия, лития. Химические элементы, находящиеся в организмах в очень малых количествах — порядка сотых долей процента и мень­ше,— называются часто микроэлементами. В настоящее время признано, что физиологическая роль микроэлементов очень важна. Многие микроэлементы входят в состав физиологически важных веществ организмов, наподобие того, как железо входит в состав гемоглобина крови, йод вхо­дит в состав гормона щитовидной железы животных, а медь в цинк — в состав ферментов животных и растений.

Можно было бы построить карту анатомического строения организмов с указаниями, где, в каких органах и тканях концен­трируются химические элементы. Но нас сейчас занимает гео­химическая роль организмов.

И мы должны согласиться, что разные организмы выполня­ют различные геохимические функции, в зависимости от их спо­собности концентрировать тот или иной химический элемент, или, иначе говоря, в зависимости от их химического элементар­ного состава. «Кальциевые» организмы, из скелетов которых слагаются из­вестняки, участвуют в геохимической истории кальция в био­сфере; организмы, концентрирующие кремний, ванадий, йод, играют важную роль в истории этих атомов.

Перед нами стоит задача — изучить влияние организмов на геохимическую историю разных атомов в биосфере, оценить это влияние и использовать его.

Уже сейчас оказалось возможным отыскивать месторожде­ния металлов, наблюдая за характером растительности данного места и находя известные растения — концентраторы этих ме­таллов. Руда, лежащая под почвой, невольно заражает собою почву. В такой почве увеличивается содержание никеля, кобаль­та, меди, цинка, а следовательно, увеличивается и содержание их в растениях.

Поэтому сейчас анализируют содержание этих элементов в растениях. Если оно повышенное,— роют канавы и заклады­вают шурфы. Так были открыты некоторые цинковые, никеле­вые, молибденовые и другие месторождения.

Организмы — растения и животные — «привыкли» к опреде­ленной концентрации тех или иных химических элементов в среде — водах, почвах, породах. Там, где их оказывается меньше или, наоборот, больше, организмы отвечают изменения­ми своей формы и роста. Недостаток йода в почвах, водах и продуктах в некоторых горных районах вызывает у людей и животных эндемический зоб, а недостаток кальция — ломкость костей и т. д. Это все указывает, какая тесная зависимость существует между так называемой мертвой природой и живым веществом.

Они связаны друг с другом общей историей атомов хими­ческих элементов. И чем лучше и подробнее мы будем знать историю переме­щения химических элементов — атомов — на Земле, тем ярче и точнее будем представлять себе геохимическую деятельность живых организмов, а для этого необходимо прежде всего знать их количественный химический элементарный состав.

 

Print Friendly

Это интересно: