Введення

Ви починаєте вивчення дисципліни «Біогеохімія». В нашому лекційном курсі основна увага буде приділена найбільш загальним, фундаментальним закономірностям, які визначають хід хімічних процесів в біосфері. Необхідно буде припам’ятати і деякі найбільш важливі моменти з хімії, фізики та загальної геології. А на практичних заняттях Вам належить ознайомитися з основними методами, які мають найбільш важливе значення для виконання геохімічних, біогеохімічних та еколого-геохімічних досліджень, а також оволодіти методикою збирання і обробки геохімічної інформації.

Курс розділений на 4 модулі, які доцільно вивчати послідовно.

В рамках Модулю 1 Ви взнаєте:

· що таке «біосфера» і ознайомитеся з:

· методологією геохімії і геохімії біосфери, їх місцем в системі наук, взаємовідношеннями з іншими науками;

· основними характеристиками і особливостями хімічного складу основних компонентів речовини;

Також в рамках цього модулю ви ознайомитеся з методикою проведення і деякими прийомами обробки та аналізу результатів геохімічних досліджень. Навчитеся визначати фонові і аномальні значення концентрацій хімічних елементів, аналізувати карти геохімічних полів.

В процесі вивчення Модулю 2 ви зможете:

· ознайомитися з найважливішими особливостями міграції хімічних елементів в біосфері, які ведуть до їх концентрації або розсіювання;

· дізнатися про найбільш розповсюджені типи геохімічних барьєрів;

· засвоїти прийоми аналізу характеру міграцій елементів та оцінки їх рухливості в зоні гіпергенезу з урахуванням можливих за даних обставин геохімічних барьєрів.

Модуль 3 присвячений вивченню можливих процесів, що перебігають в біосфері. При цьому основна увага приділяється гіпергенним процесам – тим, що перебігають перебігають на поверхні Землі і відіграють важливу роль в функціонуванні природних і природно-техногенних біогенних і біокосних різного рангу. Особливу увагу тут приділено біогеохімічним процесам в педосфері, мулах і корах вивітрювання, а також особливостям біологічного колообігу речовин в цілому і біогеохімічних циклів окремих елементів. В процесі вивчення модулю Ви зможете ознайомитися з:

· основними геохімічними процесами, які перебігають в біосфері;

· роллю і основними геохімічними функціями живої речовини;

· біологічним колообігом речовини в біосфері;

· біогеохімічними циклами кисню, вуглецю, азоту, водню, калію, кальцію;

· методикою еколого-геохімічного картування, виділення біогеохімічних провінцій;

· особливостями впливу надлишкових і недостатніх концентрацій окремих хімічних елементів на організми.

Ви навчитеся розраховувати баланс хімічних елементів в системі грунт-рослина і визначати оптимальні кількості добрив, які вносяться до грунту, для отримання екологічно чистої продукції, а також ознайомитеся з основними методами еколого-геохімічного картування.

Вивчення Модулю 4 підведе підсумок освоєнню курсу дисципліни. В ньому на основі синтезу результатів вивчення модулів 1-3 розглядаються найбільш загальні закономірності еволюції біосфери та її трансформації в якісно новий стан – ноосферу. Крім того, тут розглянуті особливості біогеохімії агроландшафтів. В процесі вивчення модулю Ви ознайомитеся з:

· основами періодизації історії біосфери;

· загальним напрямом еволюційних процесів в біосфері і тою роллю, яку виконує жива речовина;

· основними проблемами, які пов’язані з техногенезом і трансформацією біосфери в ноосферу і можливими шляхами оптимізації цього процесу;

· сучасними уявленнями про біогеохімію агроландшафтів.

Ви навчитеся оцінювати рівень забруднення грунтів і ознайомитеся з деякими методами підвищення ефективності їх застосування.

Таким чином, очевидна відповідь на питання: на що геохімія біосфери потрібна екологам?

По-перше, ні один організм, ні одна спільнота організмів не можуть існувати поза зв’язків з довкіллям. А однією з найважливіших особливостей середовища є її хімізм. Знання хімізму довкілля – необхідна умова для отримання закономірностей існування любої спільноти організмів. Зміна умісту любого з хімічних елементів несприятлива і навіть згубна.

По-друге, що особливо важливо для екологів, недостатньо просто вміти визначати уміст хімічних елементів в тих або інших компонентах середовищ і правильно опрацьовувати та інтерпретувати результати аналізів. Адже Вам належить мати справу з вельми динамічними природними системами. Хімічні елементи на Землі безперервно переходять від однієї форми до іншої, активно мігрують (переносяться різними способами) з однієї території на іншу, тобто звідкись виносяться і десь концентруються. І суттєву роль в міграції і перерозподілі хімічних на нашій планеті відіграють живі організми. Всі ці процеси підпорядковуються визначеним закономірностям, які потрібно розуміти. Це – основне в дисципліні «Біогеохімія». З іншого боку – без розуміння закономірностей процесів міграції хімічних елементів в природних і техногенних ландшафтах неможливо розібратися щодо впливу хімізму середовища на організми та їх спільноти.

Підкреслюючи особливе значення геохімії, вже майже 100 років тому В.І. Вернадський писав: «Знання досягнень геохімії однаково необхідне для хіміка, мінералога, біолога, геолога і географа. Її вишукування стикаються з областю, охопленою фізикою, і підходять до самих загальних проблем природознавства. Їх невідворотно повинна враховувати філософська думка. Її положення відіграють все більшу і більшу роль в розумінні вчення про корисні копалини і починають входити в область землеробства і лікування». З тих пір значення геохімії для спецалістів різного профілю, які займаються вивченням геосистем різного рангу, ще більше зросло.

Для майбутніх екологів особливо важливо навчитися розбиратися також і в складному механізмі впливу людської діяльності на крихких організм біосфери, щоб навчитися передбачати не тільки безпосередні, але і віддалені наслідки тих або інших дій.

Том найважливіше завдання, яке ставало при введенні до програми для студентів екологічного фаху курсу «Біогеохімія» - щоб із стін ВУЗу не виходили «спеціалісти», не здатні розуміти процеси розвитку екосистем на геохімічному рівні, прогнозувати їх розвиток. За сучасних масштабів розвитку техногенезу це може бути багате надто серйозними наслідками.

На жаль, немає жодного підручника, який би в достатній мірі, відповідав би програмі курсу «Біогеохімія». Існують численні підручники «Біогеохімії» (В.В. Добровольського та інших), а також підручники геохімії різних авторів (Перельман, Барабанов, Щербіна, Мейсон, Бранлоу та інші), деякі розділи яких відповідають нашій програмі. Але, в цілому в них, на жаль, багато зайвого для нас, так як вони або розраховані на студентів-геологів і в них тому основна увага приділюється геохімії глибинних процесів, які для агроекологів не так істотні, або повторюються цілі розділи з курсів грунтоведення, ландшафтоведення і геоекології.

Для Вас особливо важлива геохімія процесів поверхневих, саме тих, які перебігають в біосфері, в том числі, і в педосфері. Цей бік дуже добре розглянутий в підручниках В.В. Добровольського «Основи біогеохімії», а також А.І. Перельмана та інших «Геохімія» і «Геохімія ландшафту», але в них надто мало уваги приділяється загальним геохімічним питанням, які розглядаються в першій половині нашого курсу. В підручнику Орлова численні важливі питання, особливо стосовно загальних закономірностей розповсюдження хімічних елементів і взаємозв’язку процесів, які відбуваються в біосфері з геологічними процесами, також розглянуто недостатньо детально, а іноді надто коротко, лише в самих загальних рисах. В останньому підручнику є і помилки, особливо в питаннях, які стосуються історії Землі. Так що в першу чергу, при вивченні даного курсу доцільно спиратися на матеріал лекцій, інакше в існуючій масі різноманітної геохімічної літератури нескладно і заблукати.

Перелік попередніх дисциплін з вказанням тем розділів, засвоєння яких необхідно для вивчення даної дисципліни.