DSC06489

Prognoza zagospodarowania ztóż konkrbcji polimetaucznych 201

i oceanów jest (pomimo znacznie większej powierzchni) mniejsza od ogólnej produktywności pierwotnej kontynentów. Na morza i oceany przypada zaledwie 30 mld t materii organicznej z 83 mld t rocznej ogólnej produktywności pierwotnej biosfery, co wynika głównie z niskiej produktywności wód oceanicznych w strefach zwrotnikowych. Funkcjonowanie całego ekosystemu oceanicznego i poszczególnych jego części związane jest ze złożonym cyklem procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych. Materialną i energetyczną podstawą tych ostatnich jest transformacja energii i materii, w tym substancji mineralnych pochodzących z litosfery i atmosfery, dokonywana w procesie fotosyntezy, której wynikiem jest określona pula materii organicznej podlegająca dalszym przemianom w ekosystemie. Fotosynteza ma charakter łańcucha reakcji utleniaj ąco-redukcyjnych, rozpoczynającego się, w uproszczonym ujęciu, od rozkładu wody. W procesie tym wodór redukuje dwutlenek węgla rozpuszczony w wodzie morskiej i uczestniczy w tworzeniu związków organicznych, a nadmiar tlenu jest uwalniany. Niektóre bakterie utleniające, w których występują układy enzymatyczne umożliwiające im przeprowadzenie poszczególnych reakcji utleniania, wytwarzają materię organiczną ze składników mineralnych w procesach chemosyntezy, czerpiąc energię z reakcji utleniania pewnych związków nieorganicznych. Procesy chemosyntezy odgrywają istotną rolę w migracji niektórych pierwiastków. Przypuszcza się, że rola bakterii jest również znacząca w procesie formowania i przyrostu konkrecji.

Głównym stymulatorem przebiegu procesów warunkujących funkcjonowanie biocenoz jest woda. Zarówno procesy fizjologiczne, jak chemiczne oraz fizykochemiczne przebiegają z udziałem wodnych roztworów substancji organicznych i nieorganicznych. Woda rozpuszcza związki chemiczne, które następnie wskutek utleniania i hydrolizy przybierają formy łatwiej przyswajalne przez organizmy żywe. Stanowi ona także ośrodek migracji pierwiastków chemicznych i transportu materiału mineralnego i substancji organicznych występujących w postaci zawiesiny. Wody występujące w przyrodzie są połączeniem rzeczywistych roztworów (jonowych i molekularnych) z roztworami koloidalnymi i zawiesinowymi [Kabata-Pen-dias, Pendias, 1993]. Szczególny wpływ na migrację pierwiastków chemicznych, oraz intensywność przebiegu procesów i zjawisk fizykochemicznych ma promieniowanie słoneczne w postaci energii cieplnej dostarczanej ekosystemom. Zróżnicowany dopływ energii świetlnej sprawia, że poszczególne ekosystemy i biocenozy charakteryzują się różnymi stanami termodynamicznymi, co jest wynikiem różnej akumulacji ciepła i różnego potencjału chemicznego. Utrzymywanie się stanu nierównowagi termodynamicznej, warunkującej przebieg procesów geochemicznych, oraz interakcje wewnątrz biocenoz i między nimi są podstawą istnienia i rozwoju ekosystemów, w tym ekosystemów oceanicznych.

Z energetycznego punktu widzenia, zasadniczy wpływ na obieg pierwiastków mają procesy en-dotermiczne, takie jak: biogeniczna akumulacja składników mineralnych z wody przez organizmy żywe , dehydratacja i rozpuszczanie. Spośród procesów egzotermicznych istotną rolę odgrywają utlenianie i wytrącanie z roztworów oraz mineralizacja i hydratacja. O intensywności migracji rozpuszczonych w wodzie związków chemicznych w postaci jonowej, molekularnej i części koloidalnych decydują następujące czynniki: rozpuszczalność, potencjał oksydacyjno-redukcyjny (Eh) i odczyn (pH). Ważną cechą ekosystemu oceanicznego jest chemizm wód i ich ogólna mineralizacja. Znaczne ilości substancji koloidalnych występujących w postaci organicznej, mineralnej lub mineralno-organicznej odznaczają się swoistymi zdolnościami sorpcyjnymi i są przemieszczane w masach wodnych. Poza tym, istotną rolę spełnia migracja pierwiastków uwalnianych w rezultacie wybuchów wulkanów podmorskich. Jednym z głównych jednak pośredników migracji pierwiastków są organizmy żywe, które spełniają nie tylko funkcje akumulatorów i przekaźników energii podwyższających stan energetyczny atomów, ale są również czynnikami selekcjonującymi i rozprowadzającymi pierwiastki.

Istotnym aspektem funkcjonowania ekosystemu oceanicznego są jego zanieczyszczenia, których przyczyną jest m.in. uwalnianie pierwiastków chemicznych w wyniku różnorodnej działalności człowieka. Zmiany składu chemicznego wód oceanicznych mogą wpływać na zaburzenia równowagi tego ekosystemu, powodując stres chemiczny oddziaływujący na rozwój organizmów. Szczególnie szkodliwa jest nadmierna liczba niektórych pierwiastków śladowych ze względu na rolę, jaką spełniają one w procesach biochemicznych oraz na charakterystyczne interakcje typu synergicz-nego i antagonistycznego. Zjawisko interakcji polega na wzajemnym oddziaływaniu jonów lub związków chemicznych, w wyniku którego biologiczny efekt reakcji określonego pierwiastka jest uzależniony od występowania i stężenia innych jonów lub substancji chemicznych. W zależności od ilościowej proporcji między poszczególnymi