Методологія геохімії та геохімії біосфери

Давайте розберемося які основні завдання ставить перед собою геохімія і її розділ геохімія біосфери, а також познайомимся з основними методами, термінами і поняттями, без яких нам не обійтися під час вивчення даного курсу. Отже з самої назви, - геохімія – наукова дисципліна, яка сформувалася на стикі хімії з геологічними і географічними науками. В чому її специфіка? Краще за все вона виявляється під час співставлення геохімії з загальною хімією. Які є основні відмінності хімії і геохімії (хімічного і геохімічного мислення)?

1. Предметом хімії є вивчення любих можливих взаємодій між різними хімічними елементами та їх сполуками. При цьому в лабораторії можна штучно створити практично любі концентрації взаємодіючих компонентів. Геохімія ж вивчає лише ті взаємодії, які реалізуються в тих чи інших реальних природних процесах, що визначаються відносною розповсюдженістю хімічних елементів. Тобто, важливо не тільки наявність тих або інших хімічних елементів в системі, але і величини умісту цих елементів.

2. Хімія вивчає характер і результати кожної конкретної взаємодії двох або декількох речовин (окремих хімічних реакцій). Геохімія ж розглядає сукупні результати множини таких взаємодій в тому чи іншому природному процесі за вельми великі проміжки часу – тисячі, десятки тисяч, міліони і навіть міліарди років (інтегральність геохімічного мишлення). Відповідно, її предметом є поведінка не тільки окремих елементів, але і асоціацій великого числа елементів в цих процесах. Крім того, геохімія розглядає спрямованість розвитку конкретних природних процесів в часі (історичність геохімічного мислення).

Геохімія тісно пов’язана з дуже широким колом фундаментальних природних наук, включно і їх прикладних напрямів:

· хімічними (фізична хімія, органічна і неорганічна хімія, методами хімічного аналізу);

· геологічними (загальною і регіональною геологією, геохімією, мінералогією, літологією, гідрогеологією, пошуками корисних копалин та інші);

· географічними (ландшафтоведення).

Найтісніший зв’язок існує у геохімії з космохімією: геохімія спирається на дані космохімії, які дозволяють глибже пізнати закономірності розповсюдження хімічних елементів в природі (в еволюційному аспекті). Не випадково численні підручники з геохімії починаються розділами з космохімії.

Для нас дуже важливий зв’язок геохімії з біологічними науками, так як в природних системах атоми хімічних елементів в процесі своєї міграції потрапляють до складу живих організмів, та і поза організмів середа міграції атомів в значній мірі трансформована процесами життєдіяльності тварин і рослин.

Геохімія біосфери – розділ науки, який вивчає життєдіяльність організмів в якості провідного фактору міграції і і перерозподілу хімічних елементів на Землі, а також процеси масообміну хімічних елементів між живими організмами і довкіллям.

Тому основними завданнями геохімії біосфери є:

1. Вивчення шляхів біогеохімічної міграції хімічних елементів і аналіз біогеохімічних циклів міграції.

2. Дослідження географічних закономірностей розподілу хімічних елементів, які використовуються живими організмами.

3. Вивчення біосфери як єдиної системи, в якій тісно взаємодіють жива речовина і мінеральні компоненти.

4. Вивчення впливу життя на історію земних хімічних елементів, їх міграцію і накопичення, участь живої речовини в геохімічних процесах зони гіпергенезу і грунтоутворення.

5. Вивчення особливостей хімічного обміну в системі людина – інші живі організми – довкілля.

6. Вивчення хімічного складу живих організмів та ролі хімічних елементів в розвитку живих організмів. Встановлення оптимальних потреб організмів в різних хімічних елементах.

7. Вивчення впливу технічного прогресу на процеси в біосфері.

Геохімія біосфери найтіснішим чином пов’язана з біологією, біохімією і такими комплексними науками, як грунтоведення, ландшафтоведення і екологія. Деякі провідні вчені (В.В. Добровольський, О.І. Перельман) дійшли до висновку, що процеси інтеграції в розвитку науки досягли наразі таких масштабів, що розмежування між такими областями науки, як біогеохімія, грунтоведення, екологія і геохімія ландшафтів стало вельми умовним і вони всі тісно переплітаються між собою.

Природно, що як і у любої іншої науки, у геохімії в цілому і геохімії біосфери, частково, існує власна методологія.

Загальна методологія геохімічних досліджень включає:

1. Геохімічне опробування. Відбір проб речовини з різних природних об’єктів для визначення їх хімічного складу.

2. Аналітичні дослідження: визначення умісту хімічних елементів і форм їх находження.

3. Математичну обробку результатів аналітичних досліджень: визначення статистичних параметрів, побудування графіків і діаграм, різні види математичного аналізу (факторний аналіз та інші) (тема 1).

4. Науковий аналіз і синтез отриманих результатів: вивчення закономірностей розподілення хімічних елементів в природі, процесів їх міграції, концентрації і розсіяння, формування закономірних асоціацій (парагенезів), геохімічної зональності і таке інше.

Методологічні особливості геохімії біосфери: