Геохронологическая шкала

кие породы образуются в результате осаждения солей в высыхаю­щих замкнутых водоемах (гипс, соль), а биохимические - за счет де­ятельности и концентрации скелетов живых организмов биосферы, как, например, мел, известняк, торф, каменный уголь и др. Следует отметить, что продукты механического и химического разрушений горных пород не всегда остаются на месте первоначального их обра­зования, а преимущественно переносятся водой, ветром, ледниками на большие расстояния и откладываются в морях, океанах и озерах. Например, установлено, что река Желтая в Китае каждую весну сплавляет в море 29 млн м³ осадков в сутки! Если учесть количество

малых и больших рек на земном шаре, то нетрудно представить себе глобальные масштабы уноса в море поверхностного слоя суши за миллионы лет! Так, ученые подсчитали, что остров Великобритания понижается на 1 мм всего за 9 лет. Если поверхность острова будет разрушаться с такой же скоростью, то через миллион лет Великоб­ритания исчезнет с лица Земли, затонув в море.

Осадочные породы первоначально состояли исключительно из неорганических веществ - глины и песка. Именно таков был состав осадочного слоя в докембрийские периоды химической (неоргани­ческой) эволюции Земли продолжительностью 4 млрд лет. Возник­новение жизни существенно ускорило химическую эволюцию (орга­ническую) Земли. Продолжительность последующих периодов с мо­мента возникновения простейших примитивных организмов до ны­нешней высокоорганизованной жизни составила всего около 570 млн лет. Так, в исторической последовательности, этап за этапом, на дне морей возникли осадки толщиной в сотни и тысячи метров. В резуль­тате осадкообразования и происходивших тектонических процессов земная поверхность изменялась настолько, что исчезали моря и ока­меневшие остатки растений и животных оказывались на суше. По­явилась возможность по этим окаменелостям восстановить картины эволюции жизни на Земле, установить климатические условия био­сферы в простые геологические эпохи и составить историческую гео­графическую карту материалов и океанов.

Основы биогеохимии

Биогеохимия - раздел геохимии, изучающий химический состав живого вещества и геохимические процессы, протекающие в биос­фере при участии живых организмов.

Основные химические элементы (биогенные), входящие в состав высушенных растений, это кислород (=44% масс.),углерод (=50% масс), водород (=6% масс), в малых количествах азот, сера, хлор, кальций, калий, натрий и так называемые микроэлементы (Al, Fe, Си, Mn, Zn, Mo, Co и др.), необходимые для обеспечения их нормаль­ной жизнедеятельности. Содержание влаги составляет в среднем около 90% масс, в зеленой массе и = 60% масс, в древесине.

Живые организмы отличаются от неживых объектов обменом веществ, способных к размножению, росту, развитию, активной ре-

гулянии своего состава и функций, приспособляемостью к среде су­ществования, наследственностью, естественным отбором и т.п.

Изучением флоры различных геологических периодов установ­лено, что живые организмы впервые появились в морях докембрия. Это были простейшие организмы - бактерии, одноклеточные водо­росли, называемые планктоном, пассивно переносимые волнами и течениями.

На протяжении кембрия и ордовика биологическая эволюция происходила в пределах гидросферы: появились сине-зеленые, за­тем бурые водоросли, достигающие громадных размеров, прикреп­ляющиеся ко дну бассейна. Эволюция наземной растительности на­чалась в силуре: появились сосудистые (мхи) и споровые растения, приспособленные извлекать воду с питательными веществами из почвы. В девоне возникли древние папоротники. В карбоновый пе­риод наземная растительность достигла более высокого уровня эво­люционного развития как в количественном отношении, так и по своему разнообразию. Данный период характеризуется исключи­тельно пышным развитием флоры, которое происходило в теплых влажных районах, соответствующих тропическому климату.

Групповой химический состав растений. Все живые организмы состоят в основном из следующих четырех классов органических веществ: углеводов, липидов, белков и лигнина.

Углеводы - это обширный класс органических соединений с эм­пирической формулой C„(H₂0)_m, образование которых связано с про­цессом фотосинтеза. Углеводы в растениях находятся в виде моно­сахаридов (глюкоза - С₆Н,₂0₆), олигосахаридов (крахмал) и полиса­харидов (целлюлоза - С₆Н₁₀О₅)_п, где п > 10 000. Целлюлоза - основ­ной строительный материал растительных тканей, выполняет в рас­тениях опорные функции и придает им механическую прочность. По распространенности органических веществ на земном шаре она занимает первое место.

Липиды - органические вещества, предназначенные для созда­ния энергетического резерва. К ним относятся жиры, воски, смолы.

Жиры - сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот с нормальной цепью и четным числом атомов углерода от С₁₆до С₂₂ •

Воски - смесь сложных эфиров высших монокарбоновых кислот с 23 - 24 атомами углерода и высших одноатомных спиртов нормаль­ного строения с четным числом углеродных атомов в молекуле от 24

до 34. Они покрывают тончайшим слоем стебли, листья и оболочки спор растений, предохраняя их от внешних воздействий. •'

Смолы - смесь циклических и ациклических терпенов и их кис­лородных производных - спиртов, альдегидов, кислот и эфиров. Они выполняют защитную функцию в растениях и находятся в них в виде растворов в эфирных маслах, называемых бальзамами. Растения при повреждении обильно выделяют смоляные экстракты, быстро густе­ющие на воздухе в результате испарения эфирных масел.

Белки - природные высокомолекулярные соединения, являю­щиеся структурной основой всех живых организмов. К ним отно­сятся ферменты - катализаторы многочисленных реакций в жи­вых организмах, дыхательные пигменты, многие гормоны. Число встречающихся в природе белков крайне велико, их частью явля­ются а-аминокислоты H₂N - CH(R) - СООН, где R - углеводород­ный радикал алифатического или ароматического ряда, либо ге­тероциклический радикал, содержащий серу и азот. Различие в химическом строении белков обусловлено количеством и поряд­ком чередования аминокислот в молекуле. Белковые молекуляр­ные цепочки располагаются в пространстве в виде спирали или волокон. Главная особенность белков - способность самопроиз­вольно формировать пространственную структуру, свойственную только данному виду растения, т.е. они обладают «памятью»: мак­ромолекулы белков могут «записать», «запомнить» и передать «наследству» информацию. В этом состоит химический механизм самовоспроизведения.

Лигнин - это полимер ароматической природы, является по рас­пространенности вторым после целлюлозы. Он построен из кисло­родных производных фенилпропана, содержит гидроксильные (спир­товые и фенольные) и карбонильные группы. Лигнин играет роль цементирующего вещества, склеивающего пучки целлюлозных во­локон для придания устойчивости стеблям и стволам. Образование лигнина характерно только для сосудистых растений.

Кроме перечисленных выше органических веществ в растениях, особенно в высших, содержатся в малых количествах хиноны - био­логически активные вещества (лекарства), каратиноиды - красите­ли, хлорофиллы - ответственные за фотосинтез и порфирины - фер­менты (комплексные металлоорганические соединения из микроэле­ментов), регулирующие окислительно-восстановительные процессы в клетках.

По групповому химическому составу водная растительность су­щественно отличается от высших наземных растений. У наземных растений главными составными частями являются целлюлоза (30 -50% масс.) и лигнин (15 - 25% масс). Водная растительность не со­держит лигнина и состоит из белков (до 50% масс), углеводов (до 40% масс.) и липидов (до 30% масс).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: