Эндогенные процессы

Основными эндогенными процессами, которые влияют на хозяйственную деятельность человека и изменяют характер экосистем, являются вулканизм, землетрясения и тектонические движения. В то время как первые два проявления эндогенных процессов по своему характеру являются быстротекущими и поэтому катастрофическими, тектонические движения длятся довольно долгое время, протекают с небольшой скоростью и к их негативному воздействию можно заранее подготовиться.

Областями современной вулканической деятельности и ceйсмической активности являются наиболее густонаселенные регионы Земли — Средиземноморский регион, Японский, Индонезийский, Филиппинский архипелаги, Индокитайский полуостров, Центральная Америка, Тихоокеанское побережье Сев. и Юж. Америки.

Вулканизм. Вулканическая деятельность представляет собой совокупность процессов, связанных с извержениями на земную поверхность, в гидросферу и атмосферу разнообразных твердых, жидких и газообразных продуктов магматической деятельности, происходящей в земных недрах. Вулканические процессы сопровождаются образованием характерных вулканических тел и форм рельефа, сложенных вулканическими горными породами, и экологическим воздействием на окружающую среду. С деятельностью вулканов в истории Земли связано вымирание многих видов животных и растений. Исследователи нередко связывают с вулкани­ческой деятельностью не только образование рельефа и комплекса горных пород, но и возникновение оледенений на основании того, что цикличность эпох оледенений и межледниковий совпадает с определенными вулканическими циклами. За исторический период зафиксирована деятельность около 1500 вулканов. Более 90 % вулканов сосредоточено в Средиземномор­ском (Альпийско-Гималайском), Тихоокеанском и Атлантическом вулканических поясах. Остальные 10 % приходятся на отдельные вулканы Африки, островов Индийского океана и подводные вулканы Тихого океана.

Современные вулканы подразделяют на три крупные группы: лавовые, или эффузивные, газово-взрывные (эксплозивные) и вулканы смешанного типа.

Лавовые вулканы располагаются на океанских островах и активных континентальных окраинах. Они приурочены к зонам глубинных разломов. Основными продуктами извержений являются жидкие и подвижные базальтовые лавы, температура лавы на поверхности доходит до 1300 °С. а скорость перемещения лавовых потоков на склонах вулканов достигает 25 км/ч. Вулканы такого типа известны в Исландии, Японии, Новой Зеландии, Восточной Африке, на Гавайях, Камчатке.

Газово-взрывные вулканы извергают в огромных объемах газ, пар, вулканический пепел. Излияния лавы почти не происходит, она выжимается в небольших объемах из кратера и быстро застывает. Нередко лава закупоривает жерло вулкана. Накопив­шаяся под пробкой газовая смесь взрывается, и над вулканом появляется туча раскаленных газово-пепловых облаков. Вулканы этой группы наиболее распространены и их извержения приводят к наибольшему числу жертв. Вулканы смешанного типа характеризуются чередованием во времени извержений вязких лав, пепла и газообразных продуктов. Вулканы этого типа распространены в Средиземноморье, Южной Америке, Японии, на Курилах и Камчатке. Извержения подобных вулканов часто становились причинами локальных экологических катастроф.

В настоящее время разработана схема потенциальной опасности вокруг вулканов. Выделяют три области с разными факторами воздействия.

Первая (пепловая) область располагается в радиусе до 20 км от жерла вулкана. Во время извержения полностью уничтожаются и захороняются многие компоненты окружающей среды. Взрывная волна полностью уничтожает лес и все живое. Лавовые или пирокластические потоки, температура которых может достигать 500⁰С, вызывают пожары, гибель людей и животных, уничтожают растительность. Пирокластические потоки засыпают речные долины, сглаживают рельеф и образуют новые формы.

Вторая область охватывает подножие вулкана и нижние части склона в радиусе до 30 км. Она характеризуется частичной гибелью людей и биоты под действием таких факторов, как тефра, палящие тучи и сильные пеплопады. Под тяжестью тефры и ее термического и химического воздействия полностью уничтожается растительность. Животные гибнут от бескормицы, отравления кормом, отсутствия воды и из-за ожогов.

В третьей области на окружающую среду влияет пепел. Радиус этой области достигает нескольких тысяч километров. Здесь преобладает химическое воздействие, а механическое только дополняет его. Пепел ухудшает условия жизнедеятельности человека. При попадании в водоемы и почву пепел меняет их химический состав, что, в свою очередь, вызывает качественные и количественные изменения в видовом составе животных и растений.

Огромный ущерб приносят побочные процессы, не связанные напрямую с вулканической деятельностью, — обвалы, лавины и лахары. Горячий пирокластический материал, осаждаясь на ледниках и снежниках, из-за высокой температуры вызывает их бурное таяние. Образуются горячие и холодные лахары. Эти грязевые по­токи, перемещаясь со скоростью 20—50 км/ч, увлекают за собой огромные глыбы застывшей лавы и уничтожают все живое на сво­ем пути. Только за последние 500 лет из-за извержений вулканов в общей сложности погибли 200 тыс. человек. Вместе с тем вулканические извержения играют и положительную роль. С одной стороны, покрытые пеплом склоны вулканических гор являются весьма плодородными, так как содержат в больших количествах необходимые для растений калий, фосфор и другие биогенные микроэлементы, с другой — вулканические области являются практически неисчерпаемым источником экологически чистой геотермальной энергии. Геотермальные станции создаются в местах выхода на поверхность гидротерм, связанных с фумарольной стадией извержения. Геотермальные воды обогревают помещения и теплицы и одновременно обладают бальнеологическими свойствами.

Вулканическая деятельность влияет на климат. Вулканы выбрасывают в атмосферу значительное количество парниковых газов, среди которых углекислый газ, пары оксидов и диоксидов Выбрасываемая вулканами газообразная смесь приводит к разрушению озонового слоя и способствует возникновению озоновых дыр.

Землетрясения являются наиболее опасным проявлением геологических процессов. За последние 4 тыс. лет, от землетрясений погибли около 13 млн человек. Только время одного землетрясения в Китае в 1976 г., погибли от 240 тыс. до 650 тыс. человек и более 700 тыс. человек получили ранения. По генезису природные землетрясения подразделяются на тектонические, вулканические и экзогенные. Самыми разрушительными являются тектонические, вызываемые быстрым смещением слоев тектонических нарушений. Для определения интенсивности колебания поверхности в эпицентре используется 12-балльная шкала силы землетрясений, ос­нованная на степени разрушения построек. Более широко применяют шкалу магнитуд, которая неверно называется баллами. Она предложена Ч. Рихтером и соответствует относительному количеству энергии, выделившейся в очаге землетрясения. Наиболее сильные землетрясения характеризуются магнитудой (М) до: < до 8,9. Магнитуда 6 соответствует землетрясению силой 8 балл, М - 7—9— 10-балльному землетрясению, а М > 8—11 — 12-ти бальным землетрясениям.

Надо отметить, что оценка землетрясений в магнитудах более объективна, чем в баллах, так как степень разрушения постройки зависит не только от количества выделившейся энергии, но и от других факторов, в частности от применения антисейсмической технологии строительства, глубины очага и т. д.

Землетрясения выражаются толчками, направленными вверх от очага, из которых только один или несколько являются наиболее разрушительными. Главному толчку предшествуют форшоки, а после следуют повторные толчки — афтершоки.

Большая часть крупных землетрясений приурочена к Альпийско-Гималайской области и Тихоокеанскому огненному кольцу. В перечисленных районах происходят самые сильные землетря­сения, как правило, превышающие 9— 10 баллов. В сейсмоопасных областях проживает более половины населения Японии, одна треть населения Китая, 1/7 часть населения США и 1/100 часть населения России.

Землетрясения — это комплексное бедствие с прямым и кос­венным вторичным ущербом, возникающим в результате схода лавин и оползней, селей, возникновения цунами и пожаров. При­чем в материальном исчислении ущерб из-за сопутствующих сти­хийных бедствий нередко превышает первичный ущерб.

Сильные землетрясения приводят к серьезным изменениям природной среды. Меняются рельеф земной поверхности. Последствия землетрясений бывают особенно катастрофичны, когда они провоцируют экзогенные гравитационные процессы — валы, камнепады, оползни и сели.

Количество землетрясений разной магнитуды, происходивших в течение года

Землетрясения	Магнитуда, М	Среднее число за год
Катастрофические планетарного масштаба	Более 8	1-2
Сильные регионального масштаба	7-8	15-20
Сильные локального масштаба	6-7	100-150
Локальные средней силы	5-6	750-1000
Слабые местные, не вызывающие больших повреждений	4-5	5000 - 7000

Землетрясения в силу своего мгновенного действия вызывают сильные разрушения и приводят к большим жертвам. Продолжительность главного толчка, характеризующегося наибольшей магнитудой, редко превышает одну минуту. Это бедствие застает людей врасплох. Повторные подземные толчки — афтершоки — проявляются длительное время, и население успевает к ним подготовиться. Большое значение приобретает обучение населения поведению в сейсмоопасных регионах и сейс­мостойкое строительство в этих районах. В комплекс антисейсми­ческих мер входит создание железобетонных сейсмических поясов, уменьшение веса кровли и межэтажных перекрытий, отказ от вы­ступающих тяжеловесных деталей — карнизов, балконов, лоджий.
Лекция 9. БИОСФЕРА И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА

Наличие биосферы отличает Землю от других планет Солнеч­ной системы. Кислородная атмосфера, глобальный круговорот воды, глобальные круговороты фосфора, углерода, азота и их соедине­ний, так необходимые для функционирования биосферы, суще­ствуют только на Земле. Биота играет определяющую роль во всех глобально протекающих биогеохимических процессах и циклах. Благодаря биоте обеспечивается гомеостаз системы, т.е. способ­ность поддерживать ее основные параметры в благоприятных для жизнедеятельности условиях, несмотря на внешние воздействия как естественного, так и антропогенного характера.

Основной процесс образования органического вещества — фо­тосинтез. Главной целью этого процесса является создание живого вещества из неживого, что обеспечивает устойчивое образование важнейшего из природных ресурсов — первичной биологической продукции.

Экологические функции живого вещества

Вернадский выделил девять биогеохимических функций живого вещества: газовую, кислородную, окислительную, восстановительную, концентрационную, функцию разрушения органических соединений, функцию восстановительного разложения, функцию метаболизма и дыхания организмов.

В рамках геоэкологии очень важным представляется рассмотрение энергетической, газовой, почвенно-элювиальной, водоочистной, водорегулирующей, концентрационной, транспортной и деструктивной функций.

Энергетическая функция функция живого вещества — это широкое развитие процессов фотосинтеза и хемосинтеза. Живое вещество существенным образом влияет на содержание парниковых газов в атмосфере. Эмиссия углекислого газа, метана и оксидов азота за счет биогенных процессов ныне существенно превосходит их поступление в атмосферу в результате газового дыхания Земли.

Живое вещество повышает поглощение солнечной радиации земной поверхностью, меняя альбедо не только суши, но и океана. Расти­тельность суши значительно снижает отражение коротковолновой солнечной радиации. Альбедо лесов, лугов и засеянных полей не превышает 25 %, но чаще составляет 10—20 %. Меньшим альбедо обладают водная поверхность и влажный чернозем, составляя 5 %. Поверхность песчаных пустынь, снежный или ледовый покров от­ражают до 90 % солнечных лучей, но когда вследствие изменения климата они покрываются растительностью, уровень альбедо сни­жается. Сухой снежный покров отражает 85—95 % солнечной ра­диации, а лес, даже при наличии устойчивого снежного покрова, — только 40—45 %.

Водная поверхность сама по себе отражает небольшую долю солнечной радиации (около 25—35 %). С одной стороны, умень­шению альбедо способствуют организмы, очищающие водные массы от взвесей, а с другой — микропланктон, наоборот, сам по себе препятствует отражению.

Мощный процесс связывания энергии называется транспирацией. Он как бы обслуживает фотосинтез. При этом на переход воды в пар затрачивается не только солнечная энергия, но и теплота нагретых воздушных масс (адвективная теплота). В процессе испаре­ния влаги растения оказывают большое влияние на круговорот воды, а следовательно, на баланс энергии.

С покрытых лесами земель планеты в верхнюю часть тропосфе­ры влага поступает в скрытой форме в виде водяного пара и больших количеств теплоты. На суше самым мощным насосом, пере­распределяющим влагу и теплоту в атмосфере, являются влажно-тропические леса. В их пределах, на площади немногим более 10 % площади суши, поглощается почти 30 % теплоты, затрачиваемой испарение. Области, продуцирующие большие потоки теплоты в атмосферу, называются термоактивными зонами. Это не только леса — источники повышенного количества скрытой теплоты, но и пустыни — области мощного восходящего турбулентного потока теплоты.

Наземный растительный покров дополнительно насыщает атмосферу водяным паром, который является терморегулятором в термическом режиме биосферы.

Особенно большую роль играет живое вещество в защите ат­мосферы от запыленности. Чем сильнее запылена атмосфера, тем выше ее отражательная способность, тем меньше солнечной энергии достигает земной поверхности.

Главной особенностью растительной массы является процесс фотосинтеза: с одной стороны, идет выработка органической массы, необходимой для питания консументов первого порядка, а с другой — в процессе фотосинтеза вырабатывается кислород пу- тем поглощения углекислого газа. Согласно сведениям, приводи­мым С.П.Горшковым (1998), живое вещество суши и океана не только аккумулирует биогеохимическую энергию, но и оказывает биогеофизическое воздействие на атмосферу и поверхностные воды.

Специфика энергетической функции живого вещества состоит также в том, что часть отмершего органического вещества дли­тельное время способна сохраняться в различных частях биосферы. Главной депонирующей средой являются земные недра, в кото­рых в условиях восстановительной среды мертвое органическое вещество сохраняется в течение многих геологических периодов. В определенных ландшафтах, в которых создаются соответствующие благоприятные условия (озерно-болотные системы, поймы и старицы рек, приморские низменнос­ти) органическое вещество формируется в виде скоплений торфа, бурого и каменного угля, горючих сланцев, а также нефти и газа. В мертвом органическом веществе почв, вод, ледников, в донных осадках морей и океанов содержится примерно на порядок больше энер­гии, чем в живой массе Земли.

Существует несколько форм захоронения солнечной энергии в геосфере. Это в первую очередь скопления горючих полезных ископаемых, рассеянное органическое вещество в осадочных породах и, наконец, ее захоронение в форме поверхностной энергии частиц и энергии, аккумулированной в кристаллической решетке.

Итак, энергетическая функция живого вещества выражается следующим образом: транспирация; поддержание низкого альбедо растительным покровом; поддержание низ­кого альбедо поверхностными планктонными формами; продуцирование парниковых газов; подавление запыленности атмосферы растительностью; фотосинтез; перераспределение с потоками вещества отмершей органики и ее аккумулирование биокосными телами; депонирование органического вещества в различных фор­мах биогеохимической энергии.

Газовая функция. Благодаря этой функции в течение всей геологической истории атмосфера обеспечивалась свободным кислородом, хотя имеются и другие источники кислорода: подводный базальтоидный магматизм, фотодиссоциация воды в атмосфере и ее радиолиз в литосфере. Согласно расчетам, кислород современной атмосферы состоит на 30 % из кислорода, возникшего за счет фотосинтеза, и на 70 % — выделившегося из глубины через дно океана.

Одни представи­тели живой природы снабжают кислородом воздух и воды, а дру­ге — фоссилизируют его. Это весьма замечательная функция, так как накопление кислорода или его дефицит отрицательным обра­зом сказываются на жизнедеятельности организмов. В случае вы­сокого содержания кислорода в атмосфере, в частности, более оптимального его значения 21 %, резко ускоряются биохимические реакции, что приводит к быстрому старению клеток и способствует высокой горимости растительного покрова. При дефи­ците кислорода жизнедеятельность животных оказывается подавленной вследствие существенного снижения метаболических ре­акций. Огромное влияние живое вещество оказывает на содержание в воздухе углекислого газа. В водах Мирового океана и в водоемах суши, в подземных водах углекислота находится в растворенном виде. В Мировом океане она составляет карбонатную систему. Углекислотный резерв мировой акватории примерно в 60 раз больше, чем атмосферы. Углекислота из вод извлекается организмами, и от их деятельности зависит скорость накопления карбонатного материала.

Исходя из палеогеохимических данных, в раннем карбоне содержание угле­кислоты в атмосфере было в 10 раз больше, чем в конце доиндустриального периода. Еще больше углекислоты со­держала атмосфера в начале фанерозоя и особенно в протерозое.

Хотя воздействие живого вещества на баланс азота в атмосфере не слишком значительное, без него невозможно представить совре­менную атмосферу. Усваивая молекулярный азот, клубеньковые бактерии, азотобактеры, актиномицеты, синезеленые водоросли после отмирания и минерализации обес­печивают корни высших растений доступными формами этого эле­мента.

На баланс азота влияет не только само живое вещество, но и дест­рукция органических остатков. В почвах при деструкции раститель­ного опада образуется аммиак, который быстро нитрифицируется микроорганизмами до нитритов и нитратов, а затем происходит обратный процесс, т.е. денитрификация, при котором возникает целый спектр газов, среди которых присутствуют N₂0, NO, N₂.

Биологический механизм играет главную, но не единственную роль в снабжении атмосферы оксидами азота и возвращении в нее молекулярного азота. Оксиды азота возникают при грозовых раз­рядах и во время наземных и подземных пожаров.

Деятельность микроорганизмов подпитывает атмосферу водо­родом и метаном. Некоторая часть их выделяется в атмосферу и при вулканических извержениях. Водород диссипирует в космическое пространство. Метан продуцируется в анаэробных условиях почвах, илах и торфяниках метанообразующими бактериями, которые для этого используют углекислый газ. Например, на рисовых полях, из мангровых зарослей и животными, перерабатывающими клетчатку (лошадь или корова, термиты). Ежегодное поступление метана (тонны) из биогенных источников глядит следующим образом:

Болота, тундра, торфяники, топи, илы 110—150

Рисовые поля 110—120

Термиты 40—50

Домашние животные 100—150

Дикие животные 100—120

Мировой океан и пресные воды 200

Брожение и гниение твердых и жидких отходов 25—100

Метан вместе с другими углеводородами выделяется из источников как природного характера (вулканы, гейзеры, фумаролы, разломы), так и природно-антропогенного характера (месторождений нефтегазовых, каменноугольных и др.)

Существенно по-иному влияют на газовый состав атмосферы растения. Лесная растительность выполняет необыкновенно важную роль по сохранению высокого качества атмосферного воздуха, кислород, вырабатываемый ею, отличается от продуцированного планктоном морей и океанов. Первый насыщен ионами отрицательного заряда, благоприятно влияющими на здоровье людей. Леса не только обогащают атмосферу кислородом, но и защищают и частично освобождают ее от пылеватых частиц.

Почвенно-элювиальная функция. Почвенные организмы перераспределяют органическое веще­ство, вырабатывают более стойкие его модификации, создают фонд минерального питания растений, преобразуют пористую водоем­кую структуру почвы. Особенно большую по масштабам и значе­нию работу проводят дождевые черви. Они непрерывно перераба­тывают почву и создают копролиты. Последние представляют со­бой высокопрочные органоминеральные агрегаты, сцементирован­ные слизистыми выделениями из стенок кишечника червей и об­ладающие определенной стойкостью к размыву и дефляции. Осо­бенно копролиты ценны как питательный субстрат, так как со­держат в значительных количествах растворимые соединения фос­фора, калия, магния.

Почвенно-элювиальный чехол то разрушается, то возобновляется. Процессы размыва наблюдаются в тех районах, где поверхность слабо защищена растительностью. Однако там, где почвенно-элювиальный чехол покрыт растительностью, он хорошо предохраняется от размыва и воздействия температурного фактора. В этих условиях в случае достаточно высокой увлажненности могут выноситься растворен­ные соединения, т.е. осуществляться биогеохимическая денудация. Биогеохимическим путем создается основная масса глинистого вещества, которое преобладает среди всеx существующих осадочных пород. В этом чехле происходят связывание в осадочном материале солнечной энергии и дифференциация некоторых важнейших элементов литосферы. С геохими­ческим потоком выносятся К, Na, Mg, Са, Fe, Мп и происходит достаточное накопление Al, Si, О, Н в коре выветривания. И кроме этого, почвенно-элювиальный чехол является важнейшим резервуаром и восстановителем качества как поверхностных и грунто­вых, так и подземных вод.

Водоочистная функция. Живое вещество прямо или косвенно участвует в воссоздании водных ресурсов. Деятельность организмов-гидробионтов, называемая биофильтрацией, имеет планетарное значение. По данным А. П.Лисицына, океанский зоопланктон отфильтровывает в течение года от взвесей 18 млн км3 воды. Не­сколько иные сведения дает А.В.Лапо: весь Мировой океан про­фильтровывается зоопланктоном всего за полгода.

Биофильтрация построена следующим образом. Зоопланктон фильтрует верхний слой воды до глубины 500 м. Проходя через пищевой канал биофильтратора, взвесь связывается в пеллеты — пищевые комки, которые вследствие своей большей массы и раз­меров осаждаются на дно. Однако, прежде чем дойти до дна, пеллеты повторно и многократно используются в качестве пищи бо­лее глубоководными организмами, в том числе и активно плаваю­щими (нектоном). В осаждении тонкого материала на дно морей и океанов большую роль играют не только процессы биофильтрации, но и коагуляции глинистых частиц при изменении рН сре­ды, а это происходит при смешивании речных и океанских вод.

Организмами очищаются от различных примесей как подзем­ные, так и поверхностные воды суши. Большую роль в очистке воды озера Байкал играет режим работы рачка эпишуры, который про­фильтровывает воду. Гидрологами было отмечено, что в формиро­вании мутности рек решающую роль играет состояние растительно­го покрова в их бассейне, а не почвенно-геологические и геомор­фологические условия. Роль растительного покрова в этом случае состоит не только в чисто буферной функции, которая гасит удар­ную силу дождевых капель и блокирует размывающий эффект рас­текающихся мелких струй, а в том, что значительная часть поверх­ностного стока благодаря растительности переводится в подземный.

Вода, прошедшая через растительный покров, особенно лес­ной, отфильтровывается. В ней уменьшаются мутность, цветность, увеличивается прозрачность, улучшаются вкус и запах, уменьша­ется содержание нитратного и аммиачного азота, существенно сокращается число бактерий. Лесные насаждения очищают поверх­ностные воды от пестицидов. Наибольшим очистным эффектом обладают сосновые и кленово-липовые ассоциации.

Водорегулирующая функция. В природе система «растительный покров — почва — подпочвенный грунт» представляет собой еди­ный емкий резервуар влаги. Из этого коллектора идет подпитка ручьев и речек, крупных рек, мелких и крупных водоемов. Вслед­ствие этого на реках лесных территорий паводки обычно ниже и случаются реже, чем на безлесых территориях. В сухие сезоны реки лесной зоны полноводнее. Также высок и речной сток с залесен­ной территории, несмотря на более высокую степень транспирации по сравнению с безлесыми районами.

Лесная и луговая растительность выступает в роли природного насоса. Высокая залесенность — надежная гарантия регулярного водоснабжения в вегетационный период.

Концентрационная функция. Под этой функцией В.И.Вернадс­кий подразумевал способность организмов к избирательному вы­бору из окружающей среды определенных химических элементов, в результате чего некоторые из них накапливаются в самих орга­низмах. Элементы концентрируются в связи с физиологическими по­требностями организмов или вследствие сильного роста содержа­ния какого-либо вещества в окружающей среде. Второй механизм играет значительную роль в жизнедеятельности людей. Организмы очищают окружающую среду, извлекая из нее загрязняющие ве­щества. Например, растения поглощают из атмосферы такие за­грязняющие газы, как фтористый водород, хлор, диоксид азота, озон, оксид и диоксид углерода, существенно снижают содержа­ние диоксида серы в воздухе.

Другим примером, является создание известкового скелета многими беспозвоночными. В таких организмах содержание кальция и диоксида углерода оказывается существенно большим, чем в окружающей cреде.

Способность извлекать различные химические элементы и их соединения из растворов, а затем накапливать их в биомассе в концентрированной форме — одно из важнейших свойств живого вещества. Организмы заимствуют из водной среды углекислые соли кальция, магния, стронция, кремнезем, фосфаты, йод, фтор. Например, в хвое деревьев содержатся тонкие, размером в микроны, частички кремнезема. В клетках некоторых бактерий присутствует сера. Коралловые постройки сложены кальцием. В продуктах жизнедеятельности некоторых видов организмов держание химических элементов во много раз превышает их удержание в окружающей среде: марганца — в 1 200000 раз, железа — в 650000 раз, ванадия — в 420000 раз, серебра — в 240 000 раз.

Все химические элементы по их значению для микроорганизмов делятся на три группы: 1) существенные для питания и жизни клеток (Mg, К, Р, Mn, Zn, S и др.); 2) не существенные, но используемые в функциях клеток (Са, Nа, С(и др.); 3) токсичные Hg, As, Cd, Pb, Ag, Be, В и др.).

Существуют группы бактерий, которые извлекают из горных пород определенные химические элементы, тем самым как бы играя роль обогатителей. Таковыми являются бактерии, извлекающие из горных пород железо, золото, серебро и другие элементы.

Организмы, обладающие способностью очищать окружающую среду от токсичных веществ и концентрировать их в себе, могут стать для человека источниками токсичных веществ. Это происхо­дит при передаче по ступенькам трофической цепи поллютантов, когда их концентрация в биомассе быстро нарастает. Увеличение содержания загрязняющего вещества в каком-либо звене этой цепи по сравнению с концентрацией в окружающей среде называется коэффициентом накопления. Например, коэффициент накопления ДДТ для фитопланктона может достигать 8000, для планктонных рыб — 40 200, для хищных рыб — 134 500, для чаек — 2 500 000. Это означает, что при содержании ДДТ в воде 0,02 мг/л в тканях хищ­ных рыб его 2,7 г на кг живой массы.

Транспортная функция. В течение определенных сезонов орга­низмы совершают различные по дальности миграции. В таких миг­рациях участвуют огромные объемы живого вещества. Одновременно они совершают важный биогеохимический процесс, перенося ог­ромные объемы химических соединений и элементов из одного региона в другой. И такой перенос редко совпадает с перемещениями воздушных масс.

Организмы играют двоякую роль в переносе химических элсментов. Одна из них — активная, называемая анадромным переносом. Оказывается, что масса переноса микроэлементов мошкой и комарами, перелетающими с низинных участков леса на возвышенности, вполне сопоставима с массой переноса микроэлемен­тов в результате стока с поверхностными водами.

Другая — пассивное перемещение биомассы, осуществляемое потоками воздуха, поверхностными и грунтовыми водами. Воздуш­ным путем переносятся многие семена. Ветрами переносятся ша­роподобные массы сухой травы на многие километры. Крупные потоки биогенных веществ возникают при ветровом разносе пыльцы. Большие массы отмершего органического вещества в виде опада и травы, переносимые ветрами, скапливаются в руслах рек, в кана­лах и затем транспортируются речным стоком.

Деструктивная функция. Биогенная деструкция — это способ­ность организмов к разложению вещества в процессе своей жизне­деятельности. Эта функция подробно рассматривалась в качестве составляющей при характеристике газовой функции, при форми­ровании коры выветривания.

Деструктивная функция организмов играет негативную роль в жизнедеятельности людей. Деструктивные организмы могут при­нести большой экономический ущерб. Например, литофильные микроорганизмы способны разрушать каменные стены и бетон­ные сооружения; микроорганизмы, питающиеся железом, раз­рушают железные сваи и мосты. Там, где в грунтовых водах со­держатся соединения аммония, деятельность нитрифицирующих бактерий может привести к разрушению стен и фундамента со­оружений. Там, где в воду из донных осадков поступает сероводо­род, бактерии, окисляя его, вырабатывают серную кислоту, которая разрушает подводные части конструкций из же­лезобетона.

Дата добавления: 2014-11-26