Полезные ископаемые при участии живых организмов

ИСКОПА́ЕМЫЕ ОСТА́ТКИ ОРГАНИ́З­МОВ (ока­ме­не­ло­сти, фос­си­лии), ос­тат­ки и сле­ды жиз­не­дея­тель­но­сти ор­га­низ­мов гео­ло­ги­че­ско­го про­шло­го. По фор­ме со­хран­но­сти раз­ли­ча­ют эу­фос­си­лии (те­ла ор­га­низ­мов, их час­ти, фраг­мен­ты, от­пе­чат­ки и слеп­ки), их­но­фос­си­лии (сле­ды и про­дук­ты жиз­не­дея­тель­но­сти ор­га­низ­мов) и хе­мо­фос­си­лии (фраг­мен­ты ор­га­нич. мо­ле­кул, вхо­див­ших в со­став ор­га­низ­мов), ис­хо­дя из раз­ме­ров – мак­ро­фос­си­лии и мик­ро­фос­си­лии. К по­след­ним от­но­сят как це­лые мик­роор­га­низ­мы (фо­ра­ми­ни­фе­ры, ра­дио­ля­рии, диа­то­мо­вые во­до­рос­ли и др.), так и час­ти бо­лее круп­ных ор­га­низ­мов (эле­мен­ты ске­ле­та или по­кро­вов жи­вот­ных, спо­ры и пыль­ца рас­те­ний и т. д.), пло­хо раз­ли­чи­мые или не раз­ли­чи­мые не­воо­ру­жён­ным гла­зом (ус­лов­но раз­ме­ром ок. 1 мм и ме­нее).

Фор­ма и сте­пень со­хран­но­сти эу­фос­си­лий за­ви­сят от строе­ния ор­га­низ­ма (пре­ж­де все­го на­ли­чия ске­ле­та), мес­та его оби­та­ния, ус­ло­вий и ско­ро­сти за­хо­ро­не­ния; луч­ше все­го И. о. о. со­хра­ня­ют­ся в дон­ных осад­ках вод­ных бас­сей­нов. Те­ла по­дав­ляю­ще­го боль­шин­ст­ва ор­га­низ­мов по­сле их смер­ти под­вер­га­ют­ся раз­ло­же­нию и раз­ру­ше­нию. При оп­ре­де­лён­ных ус­ло­ви­ях за­хо­ро­нен­ные в осад­ках ске­лет­ные об­ра­зо­ва­ния под влия­ни­ем разл. фак­то­ров под­вер­га­ют­ся фос­си­ли­за­ции (ока­ме­не­нию); их ана­то­мич. строе­ние со­хра­ня­ет­ся вслед­ст­вие за­пол­не­ния по­лос­тей и пор осад­ком, а ино­гда про­ис­хо­дит пол­ное за­ме­ще­ние ске­лет­но­го ве­ще­ст­ва ми­нер. со­еди­не­ния­ми. В ус­ло­ви­ях ог­ра­ни­чен­но­го дос­ту­па кис­ло­ро­да и бла­го­при­ят­но­го ре­жи­ма осад­ко­на­ко­п­ле­ния фор­ми­ру­ют­ся ско­п­ле­ния эу­фос­си­лий ис­клю­чи­тель­ной со­хран­но­сти (в т. ч. с от­пе­чат­ка­ми или слеп­ка­ми мяг­ких тка­ней) и раз­но­об­ра­зия – ла­гер­штет­ты. От­пе­чат­ки об­ра­зу­ют­ся в оса­доч­ных по­ро­дах в ви­де от­тис­ков со ске­ле­тов, по­кро­вов или мяг­ких тел ор­га­низ­мов, унич­то­жен­ных в про­цес­се пре­об­ра­зо­ва­ния осад­ка. Слеп­ки фор­ми­ру­ют­ся в ре­зуль­та­те за­пол­не­ния осад­ком по­лос­тей те­ла или по­лос­тей, воз­ник­ших на мес­те раз­ру­шен­ных ор­га­низ­мов (их на­зы­ва­ют со­от­вет­ст­вен­но внут­рен­ни­ми и внеш­ни­ми яд­ра­ми). Мел­кие жи­вот­ные, фраг­мен­ты рас­те­ний и др. ос­тат­ки (ино­гда со сле­да­ми ор­га­нич. ве­ще­ст­ва) со­хра­ня­ют­ся в ви­де пус­то­те­лых вклю­че­ний в ян­та­ре. Пол­ная со­хран­ность ор­га­низ­мов встре­ча­ет­ся край­не ред­ко, пре­им. у ор­га­низ­мов чет­вер­тич­но­го пе­рио­да (мле­ко­пи­таю­щие в мно­го­лет­ней мерз­ло­те, по­зво­ноч­ные и на­се­ко­мые – в озо­ке­ри­те, се­ме­на, оре­хи, шиш­ки и дре­ве­си­на рас­те­ний в тор­фя­ни­ках и др.). Та­кие И. о. о. на­зы­ва­ют суб­фос­си­лия­ми (т. е. поч­ти ис­ко­пае­мы­ми).

К их­но­фос­си­ли­ям от­но­сят со­хра­нив­шие­ся в оса­доч­ных по­ро­дах но­ры, хо­ды и их слеп­ки, сле­ды пе­ре­дви­же­ния по по­верх­но­сти грун­та, пи­та­ния, свер­ле­ния и др., со­дер­жи­мое же­луд­ка (га­ст­ро­ли­ты), разл. по­строй­ки, клад­ки и ли­то­ло­ги­че­ские тек­сту­ры мик­роб­но­го про­ис­хож­де­ния (в ча­ст­но­сти, сфор­ми­ро­вав­шие­ся в ре­зуль­та­те жиз­не­дея­тель­но­сти циа­но­бак­те­рий), а так­же про­дук­ты жиз­не­дея­тель­но­сти ор­га­низ­мов (в т. ч. ко­про­ли­ты, смо­лы) и об­ра­зо­ван­ные при уча­стии бак­те­рий оса­доч­ные гор­ные по­ро­ды, же­лез­ные и мар­ган­це­вые ру­ды, фос­фо­ри­ты, се­ро­со­дер­жа­щие по­ро­ды, уг­ли, го­рю­чие слан­цы, гра­фит, нефть и газ.

Хе­мо­фос­си­лии (био­мар­ке­ры, био­хи­мич. ис­ко­пае­мые) – со­хра­нив­шие­ся в оса­доч­ных по­ро­дах и го­рю­чих по­лез­ных ис­ко­пае­мых ос­тат­ки пер­вич­ных или пре­об­ра­зо­ван­ных мо­ле­кул ор­га­нич. со­еди­не­ний. Эти ре­лик­то­вые со­еди­не­ния со­хра­ня­ют осн. чер­ты строе­ния, свой­ст­вен­ные ис­ход­ным мо­ле­ку­лам, что по­зво­ля­ет вы­яс­нять ха­рак­тер эво­лю­ции отд. групп ор­га­низ­мов и био­сфе­ры в це­лом.

И. о. о. ис­поль­зу­ют­ся для оп­ре­де­ле­ния от­но­си­тель­но­го воз­рас­та гео­ло­гич. сло­ёв, в ко­то­рых они об­на­ру­жи­ва­ют­ся (см. Па­лео­нто­ло­ги­че­ский ме­тод, Ру­ко­во­дя­щие ис­ко­пае­мые). Их изу­че­ние по­зво­ли­ло вы­яс­нить ис­то­рию раз­ви­тия и за­ко­но­мер­но­сти эво­лю­ции мн. групп вы­мер­ших и ны­не жи­ву­щих ор­га­низ­мов, ус­та­но­вить по­сле­до­ва­тель­ность из­ме­не­ния жи­вот­но­го и рас­тит. ми­ра во вре­ме­ни и раз­де­лить ис­то­рию Зем­ли на эры, пе­рио­ды, эпо­хи и др. под­раз­де­ле­ния (см. Гео­хро­но­ло­ги­че­ская шка­ла, Стра­ти­гра­фия). О вы­мер­ших ор­га­низ­мах и пу­тях их эво­лю­ции мож­но су­дить и по т. н. жи­вым ис­ко­пае­мым – совр. ви­дам, со­хра­нив­шим­ся от групп жи­вот­ных или рас­те­ний, ха­рак­тер­ных для про­шлых гео­ло­ги­че­ских эпох (напр., сре­ди жи­вот­ных – нау­ти­лу­сы, ла­ти­ме­рия, гат­те­рия, сре­ди рас­те­ний – гин­гко).

Ми­нер. и ли­то­ло­гич. об­ра­зо­ва­ния не­био­ло­гич. при­ро­ды, по фор­ме на­по­ми­наю­щие И. о. о. (ден­д­ри­ты, кри­стал­лы, кон­кре­ции, тре­щи­ны усы­ха­ния и т. п.), на­зы­ва­ют­ся псев­до­фос­си­лия­ми. И. о. о. – пред­мет изу­че­ния па­лео­нто­ло­гии, за­ко­но­мер­но­сти про­цес­сов об­ра­зо­ва­ния за­хо­ро­не­ний И. о. о. ис­сле­ду­ет та­фо­но­мия.

Биосфера (греч. bios — жизнь + sphaira — шар) — наружная оболочка Земли, населенная живыми организмами, составляющими
в совокупности живое вещество планеты. Термин «биосфера» предложен австрийским геологом Э. Зюссом, учение о биосфере было создано и
развито российским и советским ученым Вернадским Владимиром Ивановичем.

Биосфера — совокупность всех биогеоценозов, это открытая система, структура и свойства которой определяются деятельностью организмов
в прошлом и настоящем. Биосферу можно рассматривать как часть лито-, гидро- и атмосферы, заселенную живыми существами.

Запомните, что наибольшая концентрация живого вещества сосредоточена на границе сред (к примеру, на границе литосферы и атмосферы).

Границы биосферы

Общая толщина биосферы приблизительно 17 км. Живые организмы проникают вглубь литосферы на расстояние до 6-7 км, заселяют всю
толщу гидросферы (до самого дна мирового океана). В атмосфере живые организмы встречаются в нижней части — тропосфере, которую
сверху ограничивает озоновый слой (часть стратосферы).

Выше «озонового экрана» существование жизни в привычном для нас виде невозможно, так как губительное УФ (ультрафиолетовое) излучение уничтожает все живое.
Возникновению жизни в недрах Земли препятствует высокая температура, оказывающая разрушительное воздействие.

Вещество биосферы

Многокомпонентная сложная система биосферы включает несколько отдельных элементов. Вернадский В.И. создал учение, в соответствии с которым
вещество биосферы состоит из:

• Живое вещество

Совокупность всех живых организмов на нашей планете. Именно Вернадский показал, что деятельность живых существ —
важнейший фактор геологических изменений планеты.

• Косное вещество

Формируется без участия живых организмов. Базальт, гранит, песок, золотоносные руды. К косному веществу можно отнести горные породы
магматического происхождения, образовавшиеся в результате извержения вулканов.



• Биогенное вещество

Это вещество образуется живыми организмами в процессе их жизнедеятельности. Примерами биогенного вещества могут послужить
залежи известняка, природный газ, кислород, нефть, каменный уголь, торф.



• Биокосное вещество

Биокосное вещество создается одновременно деятельностью живых организмов и косными процессами. Таким образом, биокосное вещество объединяет в себе живое и косное вещества.

К биокосному веществу относятся пресная и соленая вода, почва, воздух. Почва является верхним наиболее плодородным слоем литосферы Земли. Почва — уникальный продукт совместной деятельности
живых организмов, то есть биологических и геологических процессов, протекающих в живой природе.

Функции живого вещества

Важнейший компонент биосферы — живое вещество, то есть — живые организмы. Их деятельность приводит к наиболее значительным геологическим изменениям в биосфере,
они обеспечивают круговорот веществ — главное условие зарождения новой жизни.

Перечислим важнейшие функции живого вещества:

• Энергетическая

Живые организмы постоянно получают и преобразуют энергию. Растения преобразуют энергию солнечного света в энергию химических
связей, а животные передают ее по цепочке. После смерти растений и животных энергия возвращается в круговорот благодаря бактериям
и грибам — сапротрофам (греч. sapros – гнилой), разлагающим мертвое органическое вещество.

• Газовая

Деятельность живых организмов обеспечивает постоянный газовый состав атмосферы. В ходе дыхания животные поглощают кислород и
выделяют углекислый газ, а растения в ходе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Бактерии хемотрофы также
выделяют в атмосферу некоторые газы, полученные окислением сероводорода, азота.



• Концентрационная

Я никогда не перестану восхищаться этой функцией живого вещества. Вы только вдумайтесь: на одной и той же почве, рядом друг с другом,
растут совершенно разные растения по форме, размеру и окраске плодов, цветков! Каждый раз задумываешься: как это возможно?

Это связано с тем, что каждое живое существо избирательно накапливает определенные химические элементы. К примеру, многие моллюски
накапливают кальций, образуют известковый скелет — раковину. После их смерти раковины опускаются на дно, в результате чего создаются залежи полезных ископаемых — известняка (мела).

В результате жизнедеятельности мха сфагнума образуется полезное ископаемое — торф, а папоротниковидные образуют каменный уголь. Это
концентрат углеродистых и кальциевых соединений в погибших растениях, которые тысячелетиями отмирали и образовали залежи ископаемых.



• Окислительно-восстановительная

Живые организмы способны окислять и восстанавливать различные химические вещества. На реакциях окисления и восстановления основан
метаболизм (обмен веществ) любого живого существа, подобные реакции протекают постоянно в ходе фотосинтеза, энергетического обмена.

• Деструктивная

Без разрушения «старой» жизни, невозможно возникновение «новой». После смерти живых существ их останки подвергаются разрушению, из них
высвобождается энергия, накопленная в связях химических веществ. Непрерывный круговорот должен продолжаться всегда — это главное условие
жизни.

Теория биогенной миграции атомов Вернадского В.И.

При непосредственном участии живого вещества в биосфере непрерывно осуществляется биогенная миграция атомов. Даже сейчас, с каждым вашим
вдохом, атомы кислорода соединяются с гемоглобином эритроцитов, доставляются по крови к клеткам тканей организма и становятся частью ваших клеток.

Откуда взялся кислород, которым мы дышим? Его в процессе фотосинтеза выделили растения. Для процесса фотосинтеза необходим углекислый газ, который
в процессе дыхания выделяют животные, углекислый газ, который образуется при разложении останков растений и животных. Получается круговорот атомов.

Все атомы, которыми мы обладаем, которые стали частью наших рук, глаз, носа, языка — все эти атомы кому-то принадлежали до нас! За миллиарды
лет существования Земли они успели побывать в мириадах растений, грибов и животных. То, что наши атомы сейчас с нами — великое чудо и
немыслимая случайность.

Я искренне восхищаюсь этой теорией, она показывает непрерывность жизни, бесконечность нашего существования и единство
всего живого.

Ноосфера

Ноосфера (греч. noos — разум и sphaira — шар) — термин введенный русским ученым В.И. Вернадским. Ноосфера подразумевает взаимодействие
природы и общества, при котором человек является главным определяющим фактором эволюции. Человек становится крупнейшей геологической
силой.

Споры о том, можно ли считать современный этап развития цивилизации ноосферой остаются открытыми. Основная идея ноосферы — разумное,
рациональное поведение человека, при котором он сосуществует в гармонии со всеми другими формами жизни.

К сожалению, нынешняя ситуация напоминает старую поговорку: «Пока не потеряешь, не осознаешь ценность». Неужели растения должны исчезнуть с
лица Земли, чтобы мы вспомнили о том, что благодаря фотосинтезу в их листьях мы дышим кислородом? В этом случае чувство нашего ложного
величия может сильно пострадать.

Круговорот веществ

Углерод находится в природе в основном в составе углекислого газа, угольной кислоты и ее нерастворимых солей — карбоната кальция (из которого
состоят раковины моллюсков). Отмирая, живые организмы образуют залежи полезных ископаемых: торф, древесину, каменный уголь, нефть. Известняк
может надолго исключить углерод из круговорота веществ.

Подобно этому, долгое время нефть и уголь были почти полностью исключены из круговорота веществ, однако в настоящее время человек «вернул их в строй» вместе с
выхлопными газами.

Азот находится в воздухе, которым мы дышим, и составляет 78% от его объема. Большая часть азота поступает в почву и воду благодаря деятельности
микроорганизмов, бактерий и водорослей.

Широко известны клубеньковые бактерии на корнях бобовых растений, находящиеся с ними в симбиозе. Клубеньковые бактерии переводят атмосферный
азот в нитраты, которые необходимы для роста и развития растения и могут быть усвоены им, в отличие от атмосферного азота (газа).

В листьях в процессе биосинтеза азот преобразуется в белки. Травоядные животные поедают растения, таким образом, белок включается в их состав.
После смерти животных белки разлагаются сапротрофами, которые выделяют аммиак, нитраты. Часть нитратов усваивается растениями, а часть восстанавливается
бактериями до атмосферного азота — цикл замыкается.