Βιογεωχημεία
Με τον όρο βιογεωχημεία εκφράζεται η επιστημονική αρχή που περιλαμβάνει τη μελέτη των χημικών, φυσικών, γεωλογικών και βιολογικών διαδικασιών και αντιδράσεων που διέπουν τη σύνθεση του φυσικού περιβάλλοντος (συμπεριλαμβανομένων της βιόσφαιρας, της κρυόσφαιρας, της υδρόσφαιρας, της πεδόσφαιρας, της ατμόσφαιρας και της λιθόσφαιρας). Ειδικότερα, η βιογεωχημεία είναι η μελέτη των κύκλων των χημικών στοιχείων, όπως ο άνθρακας και το άζωτο, και η ενσωμάτωσή τους στα έμβια όντα που μεταφέρονται στον χώρο μέσω των βιολογικών συστημάτων της γης κατά το πέρασμα του χρόνου. Το συγκεκριμένο πεδίο επικεντρώνεται σε χημικούς κύκλους που είτε καθοδηγούνται απο τη βιολογική δραστηριότητα είτε την επηρεάζουν. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη μελέτη των κύκλων άνθρακα, αζώτου, θείου και φωσφόρου. Η βιογεωχημεία είναι μια επιστήμη συστημάτων που συνδέεται στενά με την οικολογία των συστημάτων.
Ιστορία
επεξεργασίαΙδρυτής της βιογεωχημείας είναι ο Ρώσος και Ουκρανός επιστήμονας Βλάντιμιρ Βερνάντσκι (Vladimir Vernadsky), του οποίου το βιβλίο του 1926 (αρχικά δημοσιευμένο στα Ρωσικά απο το 1924) ονόματι Η Βιόσφαιρα, σύμφωνα με την παράδοση του Ντμίτρι Μεντελέγιεφ, διαμόρφωσε τη φυσική του πλανήτη ως ζωντανό σύνολο. Ο Βερνάντσκι διακρίνει τρεις σφαίρες, όπου μια σφαίρα ήταν μια έννοια παρόμοια με την έννοια ενός χώρου φάσης (phase space).
Παρατήρησε ότι κάθε σφαίρα είχε τους δικούς της νόμους εξέλιξης και ότι οι ανώτερες σφαίρες τροποποιούσαν και κυριαρχούσαν τις κατώτερες:
- Αβιοτική σφαίρα - όλες οι μη ζωντανές ενεργειακές και υλικές διαδικασίες
- Βιόσφαιρα - οι διαδικασίες ζωής που ζουν μέσα στην αβιοτική σφαίρα
- Νοόσφαιρα - η σφαίρα της ανθρώπινης γνωσιακής διαδικασίας
Οι ανθρώπινες δραστηριότητες (π.χ. γεωργία και βιομηχανία) τροποποιούν τη βιόσφαιρα και την αβιοτική σφαίρα. Στο σύγχρονο περιβάλλον, η ποσότητα επιρροής που έχουν οι άνθρωποι στις άλλες δύο σφαίρες είναι συγκρίσιμη με μια γεωλογική δύναμη (ανθρωπόκαινο).
Πρόωρη ανάπτυξη
επεξεργασία
Ο Aμερικανός λιμνολόγος και γεωχημικός Τ. Έβελυν Χάτσινσον είναι ο άνθρωπος πίσω απο την περιγραφή των ευρέων πεδίων και αρχών αυτού του νέου πεδίου. Πιο πρόσφατα, τα βασικά στοιχεία του κλάδου της βιογεωχημείας επαναδιατυπώθηκαν και διαδόθηκαν από τον βρετανό επιστήμονα και συγγραφέα, Τζέιμς Λάβλοκ, υπό την ετικέτα Θεωρία της Γαίας. Ο Λάβλοκ εστιάζει στην ιδέα ότι οι διαδικασίες ζωής ρυθμίζουν τη Γη μέσω μηχανισμών ανάδρασης για να την διατηρήσουν κατοικήσιμη.
Έρευνα
επεξεργασίαΥπάρχουν ερευνητικές ομάδες βιογεωχημείας σε πολλά πανεπιστήμια ανά τον κόσμο. Δεδομένου ότι πρόκειται για ένα ιδιαίτερα διεπιστημονικό πεδίο, αυτά βρίσκονται σε ένα ευρύ φάσμα επιστημονικών κλάδων όπως: ατμοσφαιρικές επιστήμες, βιολογία, οικολογία, γεωμικροβιολογία, περιβαλλοντική χημεία, γεωλογία, ωκεανογραφία και εδαφολογία. Αυτά συχνά περικλείονται σε μεγαλύτερους κλάδους όπως οι γεωεπιστήμες και οι περιβαλλοντικές επιστήμες.
Πολλοί ερευνητές διερευνούν τους βιογεωχημικούς κύκλους των χημικών στοιχείων όπως ο άνθρακας, το οξυγόνο, το άζωτο, ο φώσφορος και το θείο, καθώς και τα σταθερά ισότοπά τους. Οι κύκλοι των ιχνοστοιχείων όπως τα Ίχνη μετάλλου και τα ραδιονουκλίδια μελετώνται επίσης. Η έρευνα αυτή έχει προφανείς εφαρμογές στην αναζήτηση κοιτασμάτων ορυκτών και πετρελαίου και στην αποκατάσταση της ρύπανσης του περιβάλλοντος.
Σχετικά βιβλία και δημοσιεύσεις
επεξεργασία- Vladimir I. Vernadsky, 2007, Essays on Geochemistry and the Biosphere, tr. Olga Barash, Santa Fe, NM, Synergetic Press, (αρχικά δημοσιευμένο στα Ρωσικά το 1924)
- Schlesinger, W. H. 1997. Biogeochemistry: An Analysis of Global Change, 2nd edition. Academic Press, San Diego, Calif.
- Schlesinger, W. H., 2005. Biogeochemistry. Vol. 8 in: Treatise on Geochemistry. Elsevier Science.
- Vladimir N. Bashkin, 2002, Modern Biogeochemistry. Kluwer.
- Samuel S. Butcher et al. (Eds.), 1992, Global Biogeochemical Cycles. Academic.
- Susan M. Libes, 1992, Introduction to Marine Biogeochemistry. Wiley.
- Dmitrii Malyuga, 1995, Biogeochemical Methods of Prospecting. Springer.
- Global Biogeochemical Cycles. A journal published by the American Geophysical Union.
- Woolman, T. A., & John, C. Y., 2013, An Analysis of the Use of Predictive Modeling with Business Intelligence Systems for Exploration of Precious Metals Using Biogeochemical Data. International Journal of Business Intelligence Research (IJBIR), 4(2), 39-53.v
- Περιοδικό δημοσιευμένο απο τον Σπρίνγκερ.