Биогеохимия - это часть геохимии, изучающая геохимические процессы, происходящие в биосфере при участии организмов. Миграция химических элементов на Земле не может быть понята без учёта влияния живого вещества. Глобальные процессы образования и движения живого вещества в биосфере связаны и сопровождаются круговоротом огромных масс вещества и энергии. В отличие от чисто геологических процессов биогеохимические циклы с участием живого вещества имеют значительно более высокие интенсивность, скорость и количество вовлеченного в оборот вещества.
С появлением и развитием человечества процесс эволюции заметно видоизменился. На ранних стадиях цивилизации вырубка и выжигание лесов для земледелия, выпас скота, промысел и охота на диких животных, войны опустошали целые регионы, приводили к разрушению растительных сообществ, истреблению отдельных видов животных. По мере развития цивилизации, особенно бурного после промышленной революции конца средних веков, человечество овладевало все большей мощью, все большей способностью вовлекать и использовать для удовлетворения своих растущих потребностей огромные массы вещества - как органического, живого, так и минерального, косного. Рост населения и расширяющееся развитие сельского хозяйства, промышленности, строительства, транспорта вызвали массовое уничтожение лесов в Европе, Северной Америке, Выпас скота в больших масштабах приводил к гибели лесов и травяного покрова, к эрозии (разрушению) почвенного слоя (Средняя Азия, Северная Африка, юг Европы и США). Истреблены десятки видов животных в Европе, Америке, Африке.
Строительство и эксплуатация промышленных предприятий, добыча полезных ископаемых привели к серьезным нарушениям природных ландшафтов, загрязнению почвы, воды, воздуха различными отходами. Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в XX в. в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальными процессами, происходящими в биосфере. Интенсивность потребления человечеством энергии и материальных ресурсов растет пропорционально численности населения и даже опережает его прирост. Огромную биогеохимическую роль выполняет в результате своей геологической. деятельности человек. Ежегодно из недр Земли извлекается до нескольких десятков т горной породы на душу населения. Человек влияет на химический и изотопный состав атмосферы, биосферы и земной коры, и это влияние с каждым столетием непрерывно растет.
Возникновение биогеохимии, как науки, отвечало потребностям целостного, синтетического рассмотрения явлений организованности биосферы, взаимосвязей живого и косного вещества. Эта науки имеет также первостепенное значение для исследования единства биосферы и человечества. Тем самым биогеохимия соединяет науки о природе с науками о человеке. В современных условиях задачей первостепенной важности является возрождение идей биосферного естествознания, продолжение научной разработки проблем биогеохимии.
Из-за увеличения масштабов антропогенного воздействия (хозяйственной деятельности человека), особенно в последнее столетие, нарушается равновесие в биосфере, что может привести к необратимым процессам и поставить вопрос о возможности жизни на планете. Это связано с развитием промышленности, энергетики, транспорта, сельского хозяйства и других видов деятельности человека без учета возможностей биосферы Земли. Уже сейчас перед человечеством встали серьезные экологические проблемы, требующие незамедлительного решения.
Так как в основе жизни, как и в основе изменения химического состава биосферы, лежат химические процессы, для описания и управления динамическим равновесием в биосфере необходимо знание химических механизмов взаимодействия между отдельными подсистемами. Эта область экологии оформилась в отдельную научную дисциплину - биогеохимию, под которой понимается наука о химических взаимодействиях между живыми организмами и неживой природой. В задачи биогеохимии входят вопросы о степени влияния отдельных видов антропогенных воздействий на живую природу, предсказания возможных экологических последствий химических загрязнений, оценка взаимодействия человека с окружающей средой и его влиянию на скорость и направление антропогенных и природных факторов. Наряду с констатацией происходящих в природе часто негативных изменений нужно переходить к прогнозированию и управлению качеством среды обитания - максимальному уменьшению уровня нагрузки антропогенных воздействий за счет разработки новых или модификации существующих технологических процессов, разработки способов эффективной очистки отходов производств, разработки способов прогнозирования и регуляции уровня химического загрязнения в объектах окружающей среды. Сюда же относят: рекомендации по разработке новых препаратов, употребляемых в сельском хозяйстве и бытовой химии; рекомендации по профилактике других процессов, приводящих к загрязнению окружающей среды; решение вопросов, связанных с порчей пищевых продуктов, деструкцией конструкционных материалов и др.
Курс лекций реализуется в рамках программы обучения по специальности «химик-эколог» и относится к естественно-научным дисциплинам вузовской компоненты обучения.
Цель и задачи курса:
Курс лекций «Биогеохимия» предназначен для студентов 2 курса заочной формы обучения, обучающихся по специальности «химик-эколог»
Основная цель курса - формирование у студентов ясного понимания вопросов взаимоотношения современного технизированного общества и окружающей среды, функционирования биосферы в условиях все усиливающегося антропогенного давления, методов анализа природных объектов, контроля качества окружающей среды и места химии в экологической науке.
Для достижения этой цели выделяются следующие задачи курса:
· Формирование у студентов общих понятий о биосфере как среде обитания;
· Формирование у студентов знаний и понятий об основных геохимических процессах и влиянии на них живых существ (биогенная миграция);
· Формирование у студентов знаний и понятий о влиянии содержания химических элементов в окружающей среде на организмы животных и человека.
· Формирование у студентов знаний и понятий о теоретических основах биогеохимии необходимых для предотвращения экологически негативных последствий хозяйственной деятельности людей и нейтрализации уже возникших экологических обострений.
Требования к уровню освоения содержания курса
По окончании изучения содержания курса студент должен:
· Иметь представление об экологических факторах среды (биотических и абиотичесиких)
· Иметь понятие о структуре биосферы, экосистем и биогеоценозов
· Знать основные биогеохимические циклы
· Уметь использовать полученную в процессе усвоения курса информацию для продуктивного усвоения смежных дисциплин (гидрохимия, гидробиология, токсикология, охрана и рациональное использование природных ресурсов и др.), изложить основную информацию курса во время зачета
Формы контроля:
Итоговый контроль.
Для контроля усвоения дисциплины учебным планом предусмотрены контрольная работа и зачет.
Текущий контроль.
В течение семестра проводится контрольное тестирование результатов усвоения курса.
Курс рассчитан на 7 недель.