Химический состав живого вещества как следствие избирательного перемещения
веществ в биологическом круговоротеСтраница 1
Средний состав живого вещества заметно отличается от состава земной коры (табл. 1). В земной коре преобладают кислород, кремний, алюминий, железо. В живых организмах преобладают – углерод, водород, кислород, азот, кальций, фосфор. Локальное содержание элементов в земной коре определяется её строением, вулканической деятельностью, типом пород, характером их выветривания (Карпачевский, 2005).
Таблица 1 – Содержание главных элементов в земной коре (по В. Гольдшмидту)
Элемент |
Содержание, % | ||
по массе |
по объему |
атомное | |
O Si Al Fe Mg Ca Na K |
46,60 27,72 8,13 5,00 2,09 3,63 2,83 2,59 |
9,20 0,80 0,77 0,68 0,56 1,48 1,60 2,14 |
62,55 21,22 6,47 1,97 1,84 1,94 2,62 1,42 |
Наибольшая доля в составе живого вещества приходится на кислород (65-70%) и водород (10%). Остальные 20-25% представлены разнообразными элементами общим числом более 70. При этом большая доля (от 1 до 10%) приходится на такие элементы, как C, N, Ca.
Во второй группе (содержание 0,1-1%) находятся S, P, K, Si; в третьей группе (содержание 0,1-0,01%) – Fe, Na, Cl, Al, Mg. Эти же элементы составляют примерно 99,6% веществ слагающих земную кору и почву.
В составе живого вещества постоянно присутствуют рассеянные и редкие элементы, общим числом не менее 20.
Отдельные элементы почти целиком захватываются живым веществом, постоянно находясь в его различных формах. Таковы J, P и в большой мере К.
Существуют специфические организмы, обладающие способностью преимущественного накопления отдельных элементов в количествах более 10%. Ныне известна специфическая аккумулирующая роль организмов для 11 таких элементов: Si, Al, Fe, Ca, Mg, Ba, Mn, S, Sr, P, C.
Если сравнить средний состав организмов со средним составом земной коры, то можно видеть чрезвычайно важные для почвенных и геохимических процессов явления перераспределения химических элементов.
В составе растительных организмов в сравнении с составом земной коры увеличено в среднем содержание:
В десятки раз C, H.
В несколько раз N.
На десятки процентов О.
Вместе с тем для многих элементов вследствие избирательного накопления в растительном организме Н, О, N и С обнаруживается в сравнении с земной корой относительное уменьшение содержания:
В несколько раз P, S, Br, K.
В десятки раз: Cl, Ca, Mg, I, Cu, Mo.
В сотни раз: Na, Ba, Mg, Fe, Al, Si.
В тысячи раз: Cs, Ti, F.
В десятки тысяч раз: Ra.
В животных организмах в сравнении с земной корой увеличено содержание следующих элементов:
В десятки раз C, N, H.
В несколько раз P, S.
На десятки процентов O.
На сотые доли процента Cl.
Уменьшено по сравнению с составом земной коры содержание:
В несколько раз: Ca, Na, K.
В десятки раз: Zn, Br, Mg, As.
В сотни раз: Pb, Cu, F, Fe, B.
В тысячи раз: Mn.
В десятки тысяч раз: Si, Ti, Al.
Состав растительных и животных организмов, несмотря на близкое содержание ряда элементов, имеет существенные различия.
В животных организмах отмечается гораздо более высокая степень аккумуляции, чем в растительных, N, P, S, Cl, Ca. Вместе с тем животных организмах в сравнении с растениями меньше аккумулируется Si, Al, Mn (Ковда, 1973).
Отмеченные различия химического состава неживой природы и разных форм жизни (автотрофов и гетеротрофов) происходят из того, что при биогенном движении атомов происходит их преимущественное поглощение, либо наоборот игнорирование, на фоне высоких концентраций в неживой природе. Это связано напрямую с химией органических соединений. Те элементы, которые наиболее легко образуют химические связи с углеродом и накапливаются преимущественно в живых организмах (кислород и водород). Вторым фактором является доступность элемента в неживой природе. Чем меньше доступность элемента для биогенного цикла, тем меньше его вероятность вовлечения в него в химически активной форме.
При поступлении элементов в живое вещество начинается их дифференциация по степени биофильности на каждом из трофических уровней. Наиболее важные отличия заключаются в трофических уровнях продуцентов и консументов. Так консументы характеризуются меньшим содержанием кислорода и большим водорода, что отражает меньший редокс-потенциал их жидкой среды. Больше азота и серы, что отражает более высокую роль в метаболизме протеинов. Более высокое содержание фосфора и кальция обязано его накоплением в твердых скелетных тканях, выполняющих опорную функцию.
Похожие материалы:
Плечевая кость
Плечевая кость – длинная, трубчатая кость, состоит из диафиза и двух эпифизов. На ней различают краниальную, каудальную, медиальную и латеральную поверхности. На проксимальном эпифизе у лося находится крупная, округлая головка, сдвинутая ...
Морфология
У белого медведя мощная мускулатура. Особенно сильно развита мускулатура задних конечностей и шеи.
Подкожные жировые накопления белого медведя могут быть значительными: на огузке слой жира достигает 11-12 см, между отдельными слоями мышц ...
Строение заднего рога
Студенистое вещество Роланда состоит из нейроглий. В нём находятся мелкие нейроны звёздчатой и треугольной формы. Их аксоны обслуживают внутрисегментные связи. Особенно четко вещество Роланда выражено в верхних шейных и поясничных сегмент ...