ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.03.2024
Просмотров: 103
Скачиваний: 0
СОДЕРЖАНИЕ
химических элементов в земной коре
Особенности распределения химических
2.3. Биологический круговорот химических
2.4. Природные вариации концентраций
химических элементов в организмах
БИОГЕОХИМИЯ ГАЗОВОЙ ОБОЛОЧКИ ЗЕМЛИ
3.1. Биогеохимическая эволюция состава
организмов в массообмене газов
3.2. Геохимия и биогеохимия аэрозолей
3.3. Значение атмосферного массопереноса
водорастворимых форм химических
4.1. Состав Мирового океана — результат
4.3. Трансформация геохимического состава
природных растворов на контакте речных и
5.1. Планетарное значение педосферы
5.2. Органическое вещество педосферы
5.3. Роль почвы в регулировании
углерод-кислородного массообмена
5.4. Биогеохимическая трансформация
минерального вещества педосферы
5.5. Проблема возникновения почв и
эволюция почвообразования в истории
5.6. Распределение рассеянных элементов
биогеохимических циклов тяжелых
ГЛОБАЛЬНЫЕ БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ
7.2. Влияние живого вещества на
геохимию кислорода и водорода в биосфере
7.5. Общие черты циклов и распределения
В БИОСФЕРУ В РЕЗУЛЬТАТЕ МОБИЛИЗАЦИИ ИЗ ЗЕМНОЙ КОРЫ
8.5. Общие черты циклов и распределения
9.3. Общие черты циклов и распределения
масс тяжелых металлов в биосфере
10.1. Биогеохимическая зональность
10.2. Геохимическая неоднородность
10.3. Элементарный ландшафт (элементарная
хорологическая единица биосферы Мировой
11.1. Биогеохимия арктических ландшафтов
12.1. Биологический круговорот элементов
12.3. Водная миграция элементов в зоне
бореальных и суббореальных лесов
13.1. Биологический круговорот элементов
в аридных растительных сообществах
13.2. Особенности биологического
круговорота в экстрааридных пустынях
13.3. Биогеохимические особенности
13.4. Взаимосвязь биогеохимических
процессов с водной и атмосферной
миграцией элементов в аридных условиях
БИОГЕОХИМИЯ ТРОПИЧЕСКОГО ПОЯСА
14.1. Биологический круговорот химических
элементов в распространенных тропических
14.2. Биогеохимические особенности
15.2. Поступление тяжелых металлов
в экогеосистемы островов из атмосферы
биогеохимических циклов хозяйственной
деятельностью человеческого общества
16.2. Локальные (импактные) антропогенные биогеохимические аномалии тяжелых металлов
Рис. 2.6. Морфологические изменения биюргуна под
влиянием высокой концентрации бора:
1 - нормальные побеги; 2 — мутовчатое ветвление на обогащенных бором участках; 3— нормальная форма члеников; 4 — уродливая форма члеников на обогащенных бором участках
Сферическая Грушевидная
Сужающаяся Цилиндрическая Субцилиндрическая
Рис. 2.7. Изменение формы ягоды голубики (Vacciniumuliginosum) на территории месторождения урана в районе Черчиль, Манитоба (по X. Шаклетту, 1962):
1 — ягода нормальной формы; II — ягода необычной формы на территории месторождения
Можно предположить, что участки земной коры с высокой концентрацией рассеянных элементов играли определенную роль в видообразовании. В горных странах такие участки более распространены, чем на равнинах. Возможно, это в некоторой мере повлияло на усиленное видообразование в горных странах, что было установлено отечественным генетиком Н.И.Вавиловым.
Участки земной коры, различающиеся уровнями концентрации рассеянных элементов, достаточно устойчивы во времени, а находящиеся на них организмы адаптированы к данным условиям. Иная картина возникает при быстром увеличении содержания металлов в результате хозяйственной деятельности людей, к которому организмы не адаптированы. В такой ситуации при сравнительно небольших изменениях концентраций начинаются внут-рипопуляционные изменения; дальнейшее возрастание концентраций приводит к выпадению отдельных видов и уменьшению видового разнообразия. При очень высокой концентрации происходит гибель большей части организмов. С учетом сказанного изучение реакции организмов на возрастание концентрации тяжелых металлов и близких им элементов с переменной валентностью, а также тщательный контроль за состоянием видового разнообразия организмов являются важной задачей как экологов, так и биогеохимиков.
2.4. Природные вариации концентраций
химических элементов в организмах
Геохимическая неоднородность земной коры континентов оказывает сильное влияние на состав растительности. Повышенное содержание какого-либо элемента сопровождается увеличением его концентрации прежде всего в фотосинтезирующих организмах, как исходном звене пищевых цепей. Здесь вновь проявляется качественное различие между главными и рассеянными элементами. Первые поступают в состав растений в таком большом количестве, что их увеличение всего в несколько раз влечет за собой глубокую перестройку организма, а возможно, и полное нарушение его функций. Концентрация микроэлементов столь незначительна, что ее увеличение даже в десятки раз может не иметь губительных последствий для растений, но определенные реакции организма должны проявиться.
Теоретический вывод о тесной связи состава растений и горных пород нашел важное практическое приложение. В растениях, роизрастающих над рудными залежами, содержится металлов больше, чем в обычных, безрудных местах. Эффект обогащения растений рассеянными металлами был положен в основу биогеохимического метода поиска руд. Официальное признание этого метода произошло в мае 1939 г., когда шведский геолог Н.Брун-дин получил патент на поиски руд, не выходящих на поверхность, посредством определения содержания металлов в растениях. В дальнейшем этот метод был усовершенствован совместными усилиями ученых нашей страны (А.П.Виноградов, Л.И.Грабов-ская, А. Л. Ковалевский, Д.П.Малюга, С.М.Ткалич и др.), США (X.Кэннон, X.Шаклетт и др.), Канады (Х.Уоррен, Р.Делаво), Великобритании (Дж.Уэбб), Финляндии (К. Ранкама, В.Мармо), Новой Зеландии (Р.Брукс), Австралии (О.Николлс и др.).
Применение биогеохимического метода способствовало открытию отдельных месторождений. В Британской Колумбии (Канада) путем анализа хвои и ветвей деревьев обнаружены молибденовое месторождение Эндако и медно-молибденовое Бетлехем. На юго-востоке США ряд небольших месторождений урана открыт в результате анализа золы астрагалов, ветвей деревьев и кустарников. Открытия были и в других странах, в том числе и на территории бывшего СССР.
В ходе многочисленных работ было установлено, что над скоплениями руд располагаются участки с аномально высоким содержанием металлов в растениях
, так называемые биогеохимические аномалии. Они не повторяют точно контуры рудных тел, но сигнализируют об их нахождении.
Первоначальные представления о поглощении металлов сводились к тому, что растения захватывают растворимые соединения и отлагают их в местах наиболее сильного испарения, главным образом в листьях (Гольдшмидт В. М., 1938). Полученные впоследствии данные внесли в эти представления существенные коррективы.
Было обнаружено, что растения разных родов неодинаково поглощают рассеянные элементы, которые к тому же неравномерно распределяются по органам и тканям. Содержание микроэлементов в растениях очень динамично. Во-первых, их концентрация в ежегодно образующихся и отмирающих органах возрастает на протяжении вегетационного периода. В обычных условиях концентрация может меняться в несколько раз, а в условиях биохимической аномалии значительно больше. Во-вторых, сильное влияние оказывают дожди, активно смывающие и вымывающие органические соединения, содержащие рассеянные элементы, с поверхности листьев, хвои, молодых побегов. После сильного дождя концентрация микроэлементов в листьях может уменьшаться в несколько раз.
Каждая биохимическая аномалия может служить полигоном для изучения влияния разных концентраций рассеянных элементов на состояние растений. Аномалия позволяет проследить изменение концентраций от фоновых, обычных для данной местности, весьма высоких значений и сравнить морфологию и анатомию одних и тех же видов.
Участие микроэлементов в жизненно важных процессах не означает того, что вся масса поступивших в организм элементов дол-лена принимать участие в этих процессах. Некоторое их количество оказывается излишним.
Экспериментальные исследования физиологов показали, что очень высокие концентрации микроэлементов в питающих растворах вызывают поражения растений, проявляющиеся чаще всего в виде хлороза листьев. Небольшой избыток влияет на обмен веществ, стимулирует выработку приспособительных изменений организмов, которые закрепляются путем естественного отбора многих поколений. Эти приспособления могут либо препятствовать участию микроэлементов в физиологических процессах, либо способствовать усилению их участия в этих процессах. Рассеянные элементы, находящиеся в избыточном количестве, преимущественно не образуют прочных связей, легко переносятся соком и накапливаются в отмирающих клетках.
Движение растворов в дереве от корней осуществляется по проводящим сосудам молодой древесины. Интенсивность этого движения убывает по мере лигнификации ее волокон. Движение древесных соков, несущих продукты фотосинтеза от листьев, происходит по проводящим пучкам флоэмы, отмирающие клетки которой входят в состав коры. Избыточные микроэлементы поступают не только в отпадающие органы деревьев (листья, хвою), но и в отмершие ткани, сохраняющиеся в дереве (древесину, опробковевшую кору).
И.В.Лагерверф и его коллеги (1973) экспериментально исследовали накопления свинца в различных частях кукурузы в зависимости от увеличения содержания доступных форм металла в почве. Они обнаружили, что в узлах стеблей происходит неуклонная аккумуляция свинца, в то время как в соцветиях его концентрация оставалась на одном уровне, несмотря на возрастание металла в почве.
Рекомендуемая литература
Базилевич И. И. Геохимическая работа живого вещества Земли и почвообразование // Тр. X международного конгресса почвоведов. — М.: Наука, 1974. -Т. 6. - Ч. f. - С. 17-27.
Ьрукс Р. Р. Биологические методы поисков полезных ископаемых. — м-: Недра, 1986. -312с.
Вернадскийадский В. И. Химический состав живого вещества в связи с химией земной коры // Биогеохимические очерки. - М.: Изд-во АН СССР, 1940.-с. 9-24.
Вернадский В.И. Биосфера // Избр. соч. В 5 т. - М.: Изд-во АН СССР, УВД.-т. 5.-С. 7-102.
Вернадский В. И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. - М.: Наука, 1987. - С. 212-261.
Виноградов А. П. Примечание редактора // Вернадский В. И. Избр. соч. В 5 т. - М.: Изд-во АН СССР, 1954. — Т. I. — С. 361-366.
Добродеев О. П., Суетова И.А. Живое вещество Земли // Проблемы общей физической географии и палеографии. — М.: Изд-во МГУ, 1976. — С. 26-58.
Ковалевский А. Л. Биогеохимические поиски рудных месторождений. — М.: Недра, 1974. - 142 с.
Ковальский В. В. Геохимическая экология. — М.: Наука, 1974. — 298 с.
Летунова С,В., Ковальский В.В. Геохимическая экология микроорганизмов. — М.: Наука, 1978. — 148 с.
Полынов Б. Б. Первые стадии почвообразования на массивно-кристаллических породах // Почвоведение. — 1945. — № 7. — С. 327 — 339.
Контрольные вопросы и задания
1. Раскройте понятие «живое вещество» в соответствии с концепцией В.И.Вернадского.
2. Какие существуют виды расчета состава живых организмов? Укажите преимущества и недостатки каждого вида.