Название: Основы биогеохимии - Добровольский В.В.

Жанр: Химия

Рейтинг:

Просмотров: 1517


2. Используя результаты реакции фотосинтеза и данные о продуктивности растительности суши до вмешательства человека, определите массу воды, разлагаемой растительностью суши на протяжении года.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 8

ЦИКЛЫ ЭЛЕМЕНТОВ, ПОСТУПИВШИХ

В БИОСФЕРУ В РЕЗУЛЬТАТЕ МОБИЛИЗАЦИИ ИЗ ЗЕМНОЙ КОРЫ

 

Большая часть химических элементов была вовлечена в миграцию в результате гипергенной трансформации алюмосиликатного вещества земной коры.

Согласно наиболее точным определениям (Ронов А. Б. и Яро-шевский А. А., 1976), верхний, гранитный слой континентального блока земной коры имеет массу 8,24×10'8 т, осадочная оболочка (за исключением эффузивов) — 2,4×1018 т. Масса солей, растворенных в Мировом океане, исходя из средней солености морской воды 35 %о, составляет около 50×1015 т. Если сумму масс гранитного слоя и осадочной оболочки принять за 100 %, то масса осадочных пород в процентном выражении может дать представление об интенсивности гипергенного преобразования верхнейчасти континентального блока земной коры на протяжении фанерозойского этапа развития биосферы. Напомним, что к началу этого этапа живые организмы имели различную геохимическую специализацию, а состав океана и атмосферы соответствовал их современному составу. За отрезок времени в 0,5 млрд лет было мобилизовано и трансформировано более '/5 всей массы верхнего слоя земной коры континентального типа. Большая часть этого вещества вошла в состав осадочных пород, около 0,5 % составляют растворимые неорганические соединения, находящиеся в воде морей и океанов. Некоторое количество вещества горных пород, трансформированных процессами выветривания и древнего почвообразования (элювиальные коры выветривания и переотложенные продукты выветривания), находятся на суше. Оценка их масс пока отсутствует.

 

8.1. Глобальный цикл кальция

 

Кальций относится к главным элементам земной коры, его кларк 3,6 %. Содержание этого элемента уменьшается от глубин к гранитному слою литосферы. В базальтовом слое средняя концентрация 5,8 %, в гранитном 2,7%. Кальций выпадает в осадок на ранних стадиях кристаллизации магмы, но содержится и в остаточных после кристаллизации растворах. Высокое содержание кальция в земной коре обусловливает многочисленные минералы (385 видов), около половины которых относится к гипогенным силикатам. В то же время из-за своих размеров катион Са2+ не может войти в структуру гипергенных силикатов. Поэтому при выветривании и трансформации гипогенных силикатов в глинистые минералы освобождается большое количество этого элемента. Его водорастворимые соединения, главным образом бикарбонат Са(-НСО3)2 поступают в природные воды и мигрируют с ними в океан. Этот процесс развивается на протяжении более 3 млрд лет, но концентрация элемента в океанической воде всего лишь в 30 раз больше по сравнению с водами рек. Это обусловлено ограниченной растворимостью карбоната кальция, а главное — активным поглощением элемента планктонными организмами-фильтратами и выведением в виде пеллетов в осадок. Указанные процессы способствуют обильному накоплению кальция в составе мощных толщ известняков, доломитов, мергелей, известковых глин и др. Средняя концентрация СаО в осадочной толще, по А. Б. Ронову и А. А. Ярошевскому (1976), равна 15,91%, в гранитном слое земной коры — 3,79 %. Масса кальция в осадочном слое континентальной коры равна 272,8×1015 т, в гранитном слое — 222,8×1015 т. Из приведенных данных следует, что количество кальция в осадочной оболочке превышает его концентрацию в гранитном слое земной коры. Выяснение причины несбалансированности масс кальция в биосфере представляет одну из нерешенных проблем в геохимии.

Кальций играет ответственную роль в физиологии организмов. В растениях он участвует в углеводном и азотном обмене, для животных элемент необходим при построении наружного или внутреннего скелета. Он принимает участие во многих других физиологических процессах, в частности, в свертывании крови. Средняя концентрация кальция в наземной растительности по данным разных авторов составляет от 0,9% (Базилевич Н.И., 1974) до 1,80 % (Боуэн X., 1966). Масса кальция, содержащаяся в живом веществе суши, равна (22,5 — 45)×109 т. Это количество на три порядка больше количества кальция, находящегося в биомассе фотосинтетиков океана (34×106 т). Приняв среднюю концентрацию элемента в мертвом органическом веществе около 0,5%, можно подсчитать, что масса кальция, содержащаяся в растительных остатках, торфе и гумусе педосферы, близка к 25 • 109 т, т. е. имеет тот же порядок, что и масса элемента во всем живом веществе Мировой суши. Очень ориентировочно можно принять среднюю концентрацию кальция в растворимом органическом веществе океана равной 0,5 % сухого вещества, а общую массу — 20×109 т.


Оцените книгу: 1 2 3 4 5