Środowisko przyrodnicze - wielkie laboratorium chemiczne.

Środowisko przyrodnicze Ziemi obejmuje tzw. biosferę, czyli obszar życia ograniczonego na Ziemi. Tworzą ją : dolna część atmosfery – troposfera, górna część litosfery – powierzchniowa warstwa skorupy ziemskiej z glebą, hydrosfera i organizmy żywe. Badaniem współzależności pomiędzy organizmami żywymi a otaczającym je środowiskiem przyrodniczym zajmuje się nauka zwana ekologią. Procesy zachodzące w przyrodzie muszą być rozpatrywane całościowo. Temu celowi służy pojęcie ekosystemu. Jest to funkcjonalny układ łączący przyrodę ożywioną i nieożywioną. Biosfera składa się z wielu ekosystemów. Istnieje w niej doskonały system samoregulacji, w którym każda część ekosystemu jest zależna od innych części i współdziała z nimi. Zachodzi tam przemiana i zużycie różnych związków chemicznych które wciąż na nowo są tworzone i przerabiane. Obieg materii w biosferze nie ma początku ani końca: każdy odpad daje początek czemuś nowemu. Wszystko, co istnieje w ekosystemie, współżyje ze sobą tak, aby nie trwonić zapasów, ale je oszczędzać i ciągle odzyskiwać. Takie działanie zapewniają poszczególne grupy organizmów ekosystemu uzależnione od siebie poprzez łańcuch pokarmowy, w którym jedne organizmy zjadają drugie, a później zostają zjedzone przez inne. Tymi grupami organizmów są:
a) producenci – produkujący w procesie fotosyntezy związki organiczne (rośliny, glony),
b) konsumenci – żywiący się producentami lub innymi konsumentami,
c) Destruenci (reducenci) – dokonujący rozkładu materii organicznej.

Oprócz organizmów żywych do ekosystemu należą substancje abiotyczne – związki nieorganiczne.
W obiegu materii szczególną rolę odgrywa woda. Wraz z innymi substancjami nieorganicznymi i organicznymi uczestniczy w nieustannym ruchu wielu miliardów ton węgla, tlenu, wodoru, azotu, żelaza, siarki, fosforu, wapnia, sodu, potasu, magnezu, a także związków powstałych w wyniku reakcji zachodzących między tymi pierwiastkami. Można powiedzieć, że biosfera jest wielkim laboratorium chemicznym, w którym procesy chemiczne zapewniają nieustającą, sprężoną cyrkulację wszystkich składników układu. W skład organizmów żywych wchodzą tylko nieliczne pierwiastki spośród ponad setki zawartych w układzie okresowym. Te niezbędne do życia nazywa się pierwiastkami biogennymi lub biofilnym.

Należą do nich:
a) Makroelementy: C, O, H, N, NA, K, MG, CA, P, S, CL.
b) Mikroelementy: Cu, Zn, V, CR, MO, MN, Fe, Co, Si, Sn, Se, F, I, Li, Ni, Al.
Pierwiastki biogenne konieczne są do :
a) budowy organizmów – tzw. budulcowe: C, O, H, N, S, P oraz Ca (kości) i Si (szkielety roślin),
b) utrzymania równowagi jonowej, odczyny i ciśnienia osmotycznegopłunów ustrojowych; dzielimy je na
kationotwórcze : Na, K, Mg i Ca ( w NH4),
oraz anionotwórcze : Cl, S, P i N (w No3),
c) zapewnienia prawidłowego funkcjonowania organizmu, tzw. pierwiastki śladowe: liczymy jako składniki enzymów, koenzymów, hormonów, białek itp.

Podstawowym budulcem wszystkich organizmów są organiczne związki węgla, m.in. polisacharydy, lipidy, białka. Cząsteczki te są bogatsze w energię niż cząsteczki nieograniczonych związków węgla, np. CO2 i jej nadmiar oddają w procesach utleniania (spalania, oddychania, fermentacji). Reakcja odwrotna, czyli tworzenie związków organicznych z nieorganicznych (np. fotosynteza), wymaga dostarczenia energii z zewnątrz i zachodzi dzięki wykorzystaniu energii słonecznej.
Podstawowym warunkiem zachowania życia na Ziemi SA zasilane energią słoneczną cykliczne reakcje utleniania i redukcji związków węgla zachodzące w biosferze.

Jednym z bardzo ważnych pierwiastków biogennych jest magnez Mg. W przyrodzie występuje głownie w postaci związków chemicznych. W organizmie człowieka magnez aktywuje około 100 istotnych dla życia procesów enzymatycznych, zwłaszcza regulujących przyswajanie białek. Działa uspokajająco, przeciwalergicznie, poprawia odporność organizmu. Wykazuje działanie swoiste, co oznacza, że nie można zastąpić go innymi pierwiastkami.

Magnez jest antagonistą ołowiu, tzn. osłabia szkodliwe działanie ołowiu, chromu oraz glinu. W glebie utrudnia przenikanie tych toksycznych metali do roślin. W roślinach zielonych magnez jest jednym z podstawowych procesów zachowania życia na Ziemi. Niedobór magnezu powoduje pobudliwość nerwową, drgawki mięśni (tiki), zaburzenia pamięci, anemię, zakrzepy, miażdżycę, nieodporność immunologiczną, sprzyja czynnikom rakotwórczym. Nadmiar magnezu jest przyczyną depresji i obniżenia ciśnienia t etniczego krwi. Jednak do przedawkowania magnezu dochodzi bardzo rzadko. Krążenie pierwiastków w przyrodzie jest związane z łańcuchami pokarmowymi w ramach tzw. cykli biogeochemicznych.
Nierozważna działalność narusza system samoregulacji w biosferze i wpływa na zaburzenia przebiegu cykli biogeochemicznych. Tymi zagadnieniami zajmuje się ochrona środowiska przyrodniczego. Jest to zespół działań mających na celu ochrone biosfery poprzez stosowanie technologii mało – lub bezodpadowych, racjonalne wykorzystywanie surowców naturalnych i używanie substancji chemicznych zgodnie z ich właściwościami.