ЯВЛЕНИЕ КРИОБИОГЕНЕЗА И САМООРГАНИЗАЦИЯ МЕРЗЛОТНЫХ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ЛАНДШАФТОВ > Полезные советы
Тысяча полезных мелочей    

ЯВЛЕНИЕ КРИОБИОГЕНЕЗА И САМООРГАНИЗАЦИЯ МЕРЗЛОТНЫХ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ЛАНДШАФТОВ

ЯВЛЕНИЕ КРИОБИОГЕНЕЗА И САМООРГАНИЗАЦИЯ МЕРЗЛОТНЫХ  ГЕОХИМИЧЕСКИХ ЛАНДШАФТОВ

Тайсаев Т.Т. Самоорганизация мерзлотных геохимических ландшафтов определяется явлением криобиогенеза и эффектами, которые он вызывает. Криобиогенез - это единство и взаимосвязь биогенных и криогенных процессов, формирующих мерзлотную экосистему, в которой геохимические процессы и миграция химических процессов тесно взаимосвязаны и взаимообусловлены энергией, веществом и информацией живого вещества и криогенеза. Главным условием возникновения и развития мерзлотных ландшафтов является непрерывный периодический (зима-лето) круговорот вещества во времени - криогенный и биогенный, проявляющийся в единстве, взаимодействии и соответствии друг с другом. Периодичность и взаимодействие этих главных противоположных процессов обеспечивают целостность и устойчивость системы. Периодичность явлений (зима-лето, оледенение - межледниковье) - важный признак мерзлотных ландшафтов. Этот признак обобщающий критерий и мера самоорганизации системы. В мерзлотном ландшафте биологический круговорот выполняет основную организующую роль. Он связывает воедино биогенный и криогенный циклы миграции - потоки вещества и энергии биогенеза и криогенеза, создают новую информационную систему, отличную от исходных составляющих. Криогенез и самоорганизация наиболее ярко проявляются в экосистемах на рудных провинциях, геохимически специализированных породах, нефтегазоносных и угленосных породах. Высокая самоорганизация мерзлотных ландшафтов (экосистем) Северной Азии с высокой биопродуктивностью и биоразнообразием с обилием животных (звери и рыбы) были главным фактором этногенеза. Статья в формате PDF 133 KB

В северном полушарии мерзлотные ландшафты (экосистемы) Аляски, Канады и России занимают огромные территории. В России эти системы охватывают более 55% ее территории, где сосредоточены значительные минеральные и биологические ресурсы. Чтобы их рационально использовать и сохранить, необходимо исследовать процессы самоорганизации систем, определяющих устойчивость, структуру и функционирование их.

В.И. Вернадский [1] и его последователи [2,3] установили, что основной самоорганизации и саморегуляции природных химических ландшафтов является биологический круговорот элементов - образование живого вещества и его разложение. А.И. Перельман [3] показал, что «геохимический ландшафт  - это сложная, открытая, динамическая, резко неравновесная система, но упорядоченная, стационарная саморегулирующая система земной поверхности с многими положительными и отрицательными обратными связями. Самоорганизация ландшафта - это выражение его целостности, относительный самостоятельности - способности сохранять свои особенности при изменении внешних условий (в первую очередь макроклимата), а также сохранение устойчивости ландшафта, структуры и функционирования его».

В природных системах непрерывно из физического, геологического, биологического, социального хаоса возникают устойчивые упорядоченные структуры - системы с новыми свойствами. К ним относятся  высокоупорядоченные прострaнcтвенные и временные структуры, возникшие из «хаотических» состояний природных тел (микроорганизмов, растений, животных, воды, горных пород). По современным представлениям  [4,5,6], самоорганизация - это автоматический процесс, представляющий участие большого количества объектов (элементов, их соединений, систем), которые определяют совокупное кооперативное действие. В процессе самоорганизации образуются и выживают комбинации, системы-минералы, горные породы и живые организмы, экосистемы, наиболее энергетически выгодные с точки зрения адаптации всего комплекса, сообщества и отдельных организмов. При изучении самоорганизующих систем важным является выявление причин самоорганизации и главных факторов, определяющих действие их в соответствии с иерархической подчиненностью подсистем. В этом отношении интересны мерзлотные биокосные системы.

Мерзлотные геохимические ландшафты - это естественно - исторические комплексы - биогенные ландшафты, образовавшиеся из ряда подсистем в криолитозоне. Они возникали на Земле во время глобальных похолоданий и сформировались в последний четвертичный ледниковый период. Такие открытые неравновесные системы с диссипативными структурами функционируют за счет непрерывного поступления в ландшафт потоков энергии Солнца и криолитозоны Земли.

В мерзлотных ландшафтах - составной части биосферы процесс самоорганизации осуществляется в неравновесных условиях кооперативным взаимодействием биогенных и криогенных процессов. Самоорганизация мерзлотных ландшафтов определяется явлением криобиогенеза и эффектами, которые он вызывает [7]. Криобиогенез - это бинарное (двуединое) природное явление, формирующие мерзлотный ландшафт, самоорганизация которого обусловлена единством и взаимодействием энергии, вещества, информации биогенеза и криогенеза. При этом в геологическом времени создается целостная биокосная система с качественно новым вещественно-энергетическим и  высоким информационным уровнем организации. Криобиогенез как механизм самоорганизации системы определяет внутреннее содержание и динамику ее - единство всех многообразных процессов и их функциональных связей.

Главным условием возникновения и развития мерзлотных экосистем является непрерывный периодический (зима- лето, ледниковье - межледниковье) круговорот вещества и энергии во времени - криогенный и биогенный, проявляющиеся в единстве, взаимодействии и соответствии друг с другом. Периодичность явлений зим и лета - важный признак мерзлотных экосистем. Этот признак является обобщающим критерием и мерой самоорганизации мерзлотной системы. Периодичность и взаимодействие главных противоположных криогенных и биогенных процессов обеспечивают целостность и устойчивость системы.

В мерзлотных экосистемах биологический круговорот выполняют главную организующую роль, и определяет соответствие (когерентность) системы. Он связывает воедино биогенный и криогенный циклы миграции - потоки вещества и энергии биогенеза и криогенеза, создают новую информационную систему, качественно отличную от исходных составляющих. Криобиогенез наиболее активно проявляется в экосистемах на рудоносных осадочных породах былых биосфер, рудных провинциях и лессах, нефтегазоносных и угленосных площадях, где в биогеохимический цикл вовлекается большая масса химических элементов. При этом усиливается биопродуктивность системы и как следствие биоразнообразие, повышается геохимическая энергия живого вещества.

Самоорганизация мерзлотного ландшафта как биокосной системы обеспечивается внутренними связями зоны криогенеза с биогенными процессами. Это способствует сохранению структуры и функционированию системы и его устойчивости при стабильном термическом режиме криолитозоны. В ландшафте механизм самоорганизации регулируется сезонным режимом тепла и определяется возникновением и развитием двух основных геохимических циклов (зимнего и летнего) системы.

Зимний цикл. При криогенном выветривании горных пород возникают геохимические поля [8]. Незамерзающие пленочные воды (растворы) под воздействием градиента концентрации и температуры формируют восходящие потоки вещества к поверхности, образуют криогенные солевые ореолы в почвах, дисперсных отложениях, в снежном и ледяном покрове [9,10,11]. При криогенной метаморфизации вод хаpaктерно увеличение минерализации их, осаждение (вымораживание) карбонатов, сульфатов и других солей с микроэлементами. Высокая растворимость кислорода и углекислого газа в пленочных водах способствуют выветриванию алюмосиликатов, окислению сульфидов. Зимой при окислении сульфидных руд образуются сульфатные зоны легко растворимых солей железа, меди и других рудных минералов [12,13]. В криолитозоне возникают разнообразные глинистые минералы - криопелит с высокой поверхностной энергией. Криогенные процессы способствуют концентрации химических элементов и увеличению информации в ландшафте, формированию криогенных геохимических барьеров. С последними связаны разнообразные геохимические аномалии и энергетически наиболее устойчивые для мерзлотной системы минералы и горные породы. Снежный покров играет большую роль в жизни некоторых животных и растений. Он служит убежищем для них, защищает от холода. Некоторые  грызуны (лемминги, полевки) размножаются под снегом. Грызуны под снегом находят обильный корм - корни многолетних трав. Многие копытные (северные олени, овцебыки, кабаны, лошади) питаются растительностью из-под снега.

Зимой биологический круговорот резко ослаблен. Он поддерживается многолетними растениями, которые зимой удерживают минеральные и питательные вещества и обеспечивают начало пищевой цепи для многих животных. В питание травоядных и птиц тайги и тундры преобладает грубый корм: ветви, корни, семена, лишайники. Зимой бурый медведь, сурки, суслики и другие залегают в спячку, используют летние запасы питательных веществ обеспечивает их необходимой энергией. Зимняя спячка решает проблему питания, является надежным средством борьбы с холодом, спасает животных от бескормицы, сохраняет их пoлoвые клетки и зародыши. При глубоком замерзании сохраняются семена растений. Сохранение генетической информации при криогенной консервации является одним из главных приспособлений растений и животных к холоду и развития биологического круговорота в течение года и функционирования мерзлотной экосистемы. Зимой в ландшафте происходит мобилизация минеральных веществ из зоны криогенеза и концентрация их  в почве, дисперсных отложениях, снегу, льду. Зона криогенеза - один из основных источников минерального питания растений и животных. Часть подвижных элементов после разложения живого вещества снова возвращается в ландшафт и вовлекается в биологический круговорот.

Летний цикл и биохимические барьеры. Летом накопившиеся за зиму в ландшафте (почве, криолитозоне, снежном покрове) химические элементы активно вовлекаются в биологический круговорот и круговорот воды. Происходит усиление биогенной и водной миграции элементов, образования живого вещества и функционирования биологической системы. Весной сочный зеленый корм, талые воды и обилие природных солонцов - продуктов криогенеза быстро ликвидируют минеральный голод у травоядных животных. У самок лосей, маралов, диких северных оленей, косуль происходит быстрое развитие зародыша и появление потомства, у самцов - рогов - концентраторов химических элементов.

Важную роль в самоорганизации мерзлотных ландшафтов выполняют биогеохимические барьеры. Они удерживают значительное количество органического и минерального вещества и препятствуют выносу их за пределы ландшафта. Химические элементы поступают на барьер из криогенных образований - почв, со склоновыми и выходящими трещинными водами. Биогеохимический барьер усиливает информацию в ландшафте - увеличивается масса живого вещества, концентрация элементов, возникают геохимические аномалии рудных элементов  [7.14.15]. В высокогорье в гольцовых ландшафтах растения (кустарники, травы, мох, ягель, лиственница) на рудных полях активно накапливают золото. Золото по пищевым цепям поступает в организм животных, обитающих в ландшафтах на золоторудных полях. Так, в организме длиннохвостого суслика в таких ландшафтах золото в 70-100 раз больше, чем на фоновых.  Золото - универсальный индикатор геохимических процессов в мерзлотных ландшафтах. Этот металл обладает разнообразными формами миграции (механической, водной, биогенной), концентрируется на геохимических барьерах, в т.ч. в снежном покрове. Особенно важно, что по золоту можно видеть единство и взаимосвязь криогенного и биогенного циклов миграции в мерзлотном ландшафте.

Таким образом, летний цикл в системе обеспечивает создание геохимической энергии живого вещества и усиление биологического круговорота - главного фактора самоорганизации мерзлотной системы. Очень важно, что биологические системы мерзлотных ландшафтов способны сохранять и передавать генетическую информацию, возникшую в прошлом в процессе длительной эволюции.

Годичные геохимические циклы - один из универсальных явлений в живой природе и биокосных системах. В мерзлотных экосистемах продолжительный зимний цикл подготавливает базу для энергичного биологического круговорота атомов в сравнительно короткий летний период. Эта особенность определяет глубокую связь между двумя циклами миграции. Закономерное изменение условий миграции элементов в течение года в мерзлотных экосистемах вызвали в эволюции растений и животных разнообразные адаптации, особенно к холоду. В ледниковый период возникли новые виды и сообщества - криофитные растения, мамонтовая фауна, животные тайги, высокогорий, полярных тундр и морей. Формирование экосистемы шло в соответствии с похолоданием климата сверху - вниз. О высокой степени самоорганизации мерзлотных тундростепей и луговых степей средне-позднего плейстоцена свидетельствует мамонтовая фауна. Она обитала на богатых разнотравьем пастбищах с природными солонцами на лессовых и рудоносных породах, нефтегазоносных бассейнах и рудных провинциях Евразии и Северной Америки. Сохранившиеся от вымирания современные виды мамонтовой фауны (лоси, олени, изюбри, косули, яки, горные козлы, снежные бapaны и др.) несут генетическую информацию прошлых систем и отражают высокий уровень самоорганизации современных мерзлотных экосистем на геохимически специализированных породах. Такие высокопродуктивные системы с обилием зверя и рыбы были главным фактором освоения их древним человеком [16]. Здесь возникли благоприятные экологические ниши - убежища для человека. Считается, что Homo sapiens - продукт последнего ледникового периода.

Животные-индикаторы самоорганизации экосистем. Особенно велико значение млекопитающих в изучении самоорганизации наземных и аквальных экосистем. Большинство этих животных  венчают пищевую пирамиду, отражают видовой состав трофической связи. «Млекопитающие являются одной из наиболее удобных таксономических групп для изучения связи между биоразнообразием наземных экосистем и климата и не только потому, что они являются одним из наиболее хорошо изученных классов биоты, но и потому, что существует возможность прямого сравнения размещения современных и ископаемых форм, видового состава, разнообразия таксоценов в течении различных эпох плейстоцена и голоцена» [17]. В нашем понимании млекопитающие отражают уровень самоорганизации экосистемы. Животные являются важным звеном и показателем самоорганизации ландшафтов, наличия убежищ в высоких широтах и высокогорье [7]. Они отражают обеспеченность экосистем питательными и минеральными веществами, концентрируются на геохимически специализированных породах. Многие животные являются литофагами, поедают глины, цеолиты, лессы, соли, грязи озер, пьют соленую воду минеральных источников и морей. В гольцово-таежных и таежных ландшафтах на рудоносных площадях Восточного Саяна, Прибайкалья, Забайкалья, Енисейского и Патомского нагорья и др., богатых ягелем и травяно-кустарничковыми сообществами до недавнего времени обитали самые крупные стада диких и домашних северных оленей, были высокопродуктивные охотничьи угодья. Эти ландшафты отличались также богатством лососевых и хариусовых рыб в озерно-речных системах.

Овцебык, песец, северные дикие олени, живущие в арктической пустыне и тундре вдоль побережий Северного ледовитого океана и островах, ярко отражают условия самоорганизации самых суровых экстремально холодных ландшафтов планеты с эффектом криобиогенеза.

Индикаторами самоорганизации и совершенства высокогорных ландшафтов - субальпийских лугов, криофитных степей южных гор Сибири и Монголии являются сообщества фауны - горный кoзeл, горный бapaн, марал и снежный барс. Барс питается травоядными животными, хорошо отражает связи между биоразнообразием высокогорных экосистем на фосфоритоносных, черносланцевых, бокситоносных, железо-марганцевых породах. В указанных экосистемах, богатых кормовыми ресурсами и обилием природных солонцов, хаpaктерна наибольшая концентрация этих животных.  

Возникновение мерзлотных ландшафтов следует рассматривать как скачкообразный процесс развития биосферы, связанного с криолитозоной ледниковых эпох нижнего и среднего протерозоя, рифея - венда и четвертичного периода. В этой связи эволюция органического мира и возникновение новых видов в четвертичное время может быть оценена как высшее проявление происходящих в природной системе процессов самоорганизации, определяемых эффектами криобиогенеза. Такой подход соответствует второму биосферному постулату В.И. Вернадского: в нашем представлении эволюция биогенных мерзлотных ландшафтов идет в направлении максимизации биогенной миграции атомов. Главную роль в функционировании мерзлотных ландшафтов играют информационные связи, определяемые переносом энергии и вещества встречными потоками информации в системе Солнце - криолитозона Земли.

Список литературы

  1. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения.-М.: Наука, 1965.-215с.
  2. Глазовская М.А. // Известие РАН. Сер. Географ. 1992, №5.-С. 5-12.
  3. Перельман А.И. // Вестник МГУ, Сер. 5., География, 1995, №4.-С. 10-17.
  4. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса.-М.: Мир, 1986.-431 с.
  5. Хакен Г. Синергетика.-М.: Мир, 1980.-400 с.
  6. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах.-М.: Мир, 1979.-512 с.
  7. Тайсаев Т.Т. // Вестник БГУ. Сер. 3. География, геология. Выпуск 1.-Улан-Удэ, БГУ, 1997.-С. 6-26.
  8. Тютюнов И.А. Процессы изменения и преобразования почв и горных пород при отрицательной температуре. - М.: Изд-во АН СССР, 1960.-125 с.
  9. Макаров В.Н., Винокуров И.П. Геохимические поиски скрытых месторождений в криолитозоне.- Якутск: ИМ СО АН СССР. 1987.- 108 с.
  10. Мельников П.И., Иванов О.П., Макаров В.Н., Питулько В.М., Шварцев С.Л. // ДАН. 1988. т. 303. №4.-С. 963-967.
  11. Тайсаев Т.Т. // ДАН. 1991. т. 317. №2 -С. 440-443.
  12. Птицын А.Б., Сысоева Е.И. // Геология и геофизика, 1995. №3.-С. 90-97.
  13. Юргенсон Г.А. // Записки ВМО. 1997. №5.- С. 15-27.
  14. Тайсаев Т.Т. Геохимия таежно-мерзлотных ландшафтов и поиски рудных месторождений. - Новосибирск: Наука, 1981.-137 с.
  15. Тайсаев Т.Т. // ДАН, 1991. т. 317. №2.- С. 440-443
  16. Тайсаев Т.Т. // ДАН, 2002. т. 382. №5.- С. 674-677
  17. Шварц Е.А., Пушкарев С.В., Кревер В.Т., Островский М.А. // ДАН, 1996. Т. 347. №5. -С. 682-686


ПАМЯТЬ В ПРОЦЕССЕ ИЗУЧЕНИЯ ИНОСТРАННОГО ЯЗЫКА

ПАМЯТЬ В ПРОЦЕССЕ ИЗУЧЕНИЯ ИНОСТРАННОГО ЯЗЫКА Статья в формате PDF 311 KB...

11 06 2026 10:46:22

АНОРОГЕННЫЕ ГРАНИТОИДЫ АБАЙСКОГО МАССИВА ГОРНОГО АЛТАЯ: ПЕТРОЛОГИЯ И ГЕОХИМИЯ

АНОРОГЕННЫЕ ГРАНИТОИДЫ АБАЙСКОГО МАССИВА ГОРНОГО АЛТАЯ: ПЕТРОЛОГИЯ И ГЕОХИМИЯ В статье приведены спopные данные предшественников по составу и особенностям становления гранитоидов Абайского массива среднего девона. Новые данные, полученные авторами по петрологии и геохимии, позволяют отнести гранитоиды массива к анорогенному типу (А-тип) с щелочными минералами (рибекитом, астрофиллитом). Формирование массива протекало в три фазы: 1 – гранодиориты; 2 – граниты, умеренно-щелочные рибекитовые граниты; 3 – лейкограниты и лейкогранит-порфиры. Генерация их происходила в постколлизионной обстановке, инициированной плюмтектоникой. В северо-западной части массива в районе пологого погружения кровли, осложнённой куполовидным поднятием, зафиксировано аномальное обогащение флюидной магматогенной фазы летучими компонентами, и особенно фтором, что указывает на возможность обнаружения здесь редкометалльно-редкоземельного оруденения. ...

04 06 2026 20:40:48

ГАРМОНИЯ ДИСCЕРТАЦИИ

ГАРМОНИЯ ДИСCЕРТАЦИИ Статья в формате PDF 207 KB...

03 06 2026 16:47:46

РЕЗУЛЬТАТЫ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ НОВОГО СИНТЕТИЧЕСКОГО БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА «4-АММОНИЙ ПИРИДИН ТЕТРАХЛОРПАЛЛАДИТ»

РЕЗУЛЬТАТЫ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ НОВОГО СИНТЕТИЧЕСКОГО БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА «4-АММОНИЙ ПИРИДИН ТЕТРАХЛОРПАЛЛАДИТ» Химиотерапевтические средства в комплексе с хирургическими операциями широко используются для лечения oнкoлoгических больных. Несмотря на то, что арсенал этих препаратов широко представлен, все эти препараты обладают высокой токсичностью. Результаты цитогенетических исследований, проводимых на семенах пшеницы безостая – 1 показали, что 0,01; 0,02 и 0,05 % растворы исследуемого вещества не обладают цитотоксичностью, и лишь в разведении 0,1 % обнаруживает слабое цитотоксическое действие. Методом биотеста было выявлено, что при внутрибрюшинном введении белым мышам 1 мл раствора 4-аммоний пиридин тетрахлорпалладита исследуемое вещество обнаруживает высокую токсичность, которая усиливается со времени, начиная с момента введения, и зависит от концентрации введенного раствора. ...

29 05 2026 15:54:30

ИНТЕГРАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ИГР НА УРОКАХ МУЗЫКИ

ИНТЕГРАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ИГР НА УРОКАХ МУЗЫКИ Статья в формате PDF 281 KB...

28 05 2026 11:51:37

ПОЧЕМУ ДВИЖЕНИЕ – ЭТО ЖИЗНЬ

ПОЧЕМУ ДВИЖЕНИЕ – ЭТО ЖИЗНЬ Статья в формате PDF 90 KB...

25 05 2026 13:29:17

ИНТЕРАКТИВНОЕ ПОСОБИЕ ПО 2D ГРАФИКАМ ФУНКЦИЙ

ИНТЕРАКТИВНОЕ ПОСОБИЕ ПО 2D ГРАФИКАМ ФУНКЦИЙ Статья в формате PDF 641 KB...

14 05 2026 15:58:28

Признаки конкурентоспособности инженера

Признаки конкурентоспособности инженера Статья в формате PDF 264 KB...

12 05 2026 5:30:30

ЭКОЛОГО-ПРАВОВЫЕ ПРОБЛЕМЫ КУРОРТНОГО РЕГИОНА КМВ

ЭКОЛОГО-ПРАВОВЫЕ ПРОБЛЕМЫ КУРОРТНОГО РЕГИОНА КМВ Статья в формате PDF 112 KB...

11 05 2026 5:20:35

ВАРИАНТНАЯ СТЕНОКАРДИЯ

ВАРИАНТНАЯ СТЕНОКАРДИЯ Статья в формате PDF 138 KB...

10 05 2026 21:30:18

ФЕМИНИЗАЦИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫХ СИЛОВЫХ СТРУКТУР

ФЕМИНИЗАЦИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫХ СИЛОВЫХ СТРУКТУР Статья в формате PDF 135 KB...

09 05 2026 1:29:25

Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::