Вивчення біогеохімічного циклу магнію

Вступ.

З хімічних елементів, що зустрічаються в природі в істотних кількостях (~50), приблизно половину складають біогенні елементи. Вони життєво необхідні організмам. У свою чергу біогенні елементи поділяють на макро- і мікроелементи. Макроелементи (в організмі - на постійному рівні і випадкові істотні відхилення від цього рівня не викликають серйозних ускладнень для життя): основні - С, Н, N, О, S, Р, та інші - Са, Mg, Na, K, СІ. Мікроелементи (їх недолік або надлишок призводить до захворювань): доведені - Cu, Mn, Fe, Zn, Mo, F, I, Se - і ймовірні - Cr, Ni, V, Sn, As, Si.

Біогенні елементи є сполучною ланкою між живими і неживими компонентами екосистем. Практично всі хімічні елементи (не тільки біогенні) у екосистемах циркулюють із зовнішнього середовища в організми і знову в зовнішнє середовище. Ці більш менш замкнуті шляхи називають біогеохімічними циклами (термін ввів В.І. Вернадський). Неповна замкнутість цих циклів (тобто неповна збалансованість) є їх найважливішою властивістю. Завдяки їй відбулося накопичення кисню й азоту в атмосфері, а також різноманітних хімічних елементів і їхніх з'єднань у літосфері. Проте варто мати на увазі, що частка речовини, що виходить з біосферного циклу (тривалість від десятків до декількох тисяч років) у геологічний цикл (тривалість у мільйони років) у рік дуже невелика.

У кожному біогеохімічному циклі розрізняють два фонди елемента: резервний і обмінний (рухливий).

Резервний - малорухлива велика маса речовин, що містить даний елемент у складі, в основному, абіотичного компонента. Фонд розміщений за межами живих організмів - у зовнішньому середовищі.

Обмінний (рухливий) - менша маса речовини (у порівнянні з масою резервного фонду), для якого характерний швидкий обмін між організмами і їхнім безпосереднім оточенням.

Іноді резервний фонд називають "недоступним" фондом, а фонд, що активно циркулює - "доступним".

Якщо говорити про біосферу в цілому, то біогеохімічні цикли можна розділити на два основних типи: кругообіг газоподібних речовин із резервним фондом в атмосфері або гідросфері (океан) і осадовий цикл із резервним фондом у земній корі. Поділ біогеохімічних циклів на кругообіги газоподібних речовин і осадові цикли заснований на тому, що деякі кругообіги, наприклад ті, у яких беруть участь вуглець, азот і кисень, завдяки наявності значних атмосферних або океанічних (або ж і тих і інших) фондів досить швидко компенсують різноманітні порушення. Наприклад, надлишок CO2, що накопичився в будь-якому місці в зв'язку з посиленим окисленням або горінням, зазвичай швидко розсіюється атмосферними потоками. Крім того, посилене утворення вуглекислоти компенсується її споживанням рослинами і перетворенням у карбонати - у морях. Тому, цикли газоподібних речовин із їх величезними атмосферними фондами можна вважати в глобальному масштабі добре "забуференими", тому що їхня спроможність повертатися до вихідного стану велика.

Саморегуляція циклів із резервним фондом у літосфері затруднена - вони легко порушуються в результаті місцевих флуктуацій, це пов'язано з малою рухливістю резервного фонду. Явище "забуференості" у цьому випадку не виражене.

Цикли функціонують під дією біологічних і геологічних факторів. Існування біогеохімічних циклів створює можливість для саморегуляції системи, що, надає їй стійкість - постійний кількісний склад по різноманітних хімічних елементах.[7]

Отже, в даній роботі розглядаються основні питання,, пов'язані з кругообігом магнію в природі. Зокрема у даній роботі висвітлюються: основні форми знаходження магнію у різних геооболонках, значення і роль магнію для живих організмів, основні ланки біогеохімічного циклу магнію та вплив на нього антропогенної діяльності.

Велике значення для з'ясування основних шляхів надходження магнію, його міграція, має вивчення процесів обміну між ґрунтом і рослинами. Тому в роботі проводиться розрахунок балансу магнію у фітоценозі.

І. Форми перебування магнію в природі.

Магній - сріблисто-білий блискучий метал, порівняно м'який і пластичний, гарний провідник тепла й електрики. На повітрі він покривається тонкою оксидною плівкою, що надає йому матовий колір. Кристалічна гратка магнію відноситься до гексагонального типу.

У природі магній зустрічається у виді трьох стабільних ізотопів: 24Mg (78,60%), 25Mg (10,11%) і 26Mg (11,29%). Штучно були отримані потопи з масами 23, 27 і 28.

Магній - один із найпоширеніших у земній корі елементів, він займає б місце після кисню, кремнію, алюмінію, залоза і кальцію. У літосфері (по А.П. Виноградову) вміст магнію складає 2,1%. У природі магній зустрічається тільки у виді сполук. Він входить до складу багатьох мінералів: карбонатів, силікатів та ін. До числа найважливіших із таких мінералів відносяться вуглекислі карбонатні породи, що утворюють величезні масиви на суші і навіть цілі гірські хребти - магнезит MgCO3 і доломіт MgCO3·CaCO3. Під відкладами різноманітних осадових порід разом із кам'яною сіллю зустрічаються колосальні поклади іншого легкорозчинного мінералу, що містить магній - карналіту MgCl2·KCl·6H2O (у Солікамську, наприклад, шари карналіту досягають потужності до 100 м). Крім того, у багатьох мінералах магній тісно пов'язаний із кремнеземом, утворюючи олівін [(Mg, Fe)2SiO4] і рідше форстерит (Mg2SiO4). Інші мінерали, що містять магній