ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.03.2024
Просмотров: 163
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
Таблица 12 2
Массы рассеянных элементов, вовлекаемые
в биологический круговорот в распространенных ландшафтах
лесной зоны, кг/(км2 • год)
Химический элемент | Хвойные леса северной тайги | Хвойные и мелколиственные суббореальные леса | Широколиственные суббореальные леса | Сфагновые лесные болота |
Fe | 30,40 | 68,00 | 126,00 | 150,00 |
Мn | 36,40 | 81,60 | 151,20 | 7,51 |
Sr | 5,32 | 11,90 | 22,10 | 6,80 |
Ti | 4,94 | 11,10 | 20,50 | 40,12 |
Zn | 4,56 | 10,20 | 18,90 | 6,26 |
Cu | 1,22 | 2,72 | 5,04 | 1,22 |
Zr | 1,14 | 2,55 | 4,72 | 1,43 |
N1 | 0,30 | 0,68 | 1,26 | 1,36 |
Cr | 0,26 | 0,59 | 1,10 | 1,09 |
V | 0,22 | 0,51 | 0,94 | 1,02 |
Pb | 0,19 | 0,42 | 0,79 | 1,20 |
Co | 0,07 | 0,17 | 0,31 | 0,23 |
Mo | 0,07 | 0,15 | 0,28 | 0,10 |
Sn | 0,04 | 0,08 | 0,16 | — |
Ga | 0,01 | 0,02 | 0,03 | 0,40 |
Cd | 0,005 | 0,012 | 0,022 | — |
Средняя зольность, % | 1,7 | 2,0 | 3,5 | 2,5 |
Захват суммы зольных элементов, т/(км2 год) | 7,6 | 17,0 | 31,5 | 8,5 |
Еловые леса широко распространены в регионе южнее 63 ° с. ш. и занимают более половины его территории. Наряду с господствующей породой деревьев — елью (Piceaexcelsa) в качестве примеси присутствуют береза (Betulaverrucosa, В. pubescens), осина (Populustremula), ольха (Almsincand). Мохово-кустарничковый ярус представлен черникой (Vacciniummyrtillus), гипновыми мхами, отдельными экземплярами брусники (Vacciniumuliginosum) и цветковых растений. Биомасса ельников в возрасте 100—150 лет достигает Ю-103 т/км2 сухого вещества, но часто имеет меньшую величину. Как следует из данных табл. 12.3, основную часть биомассы еловых лесов составляют деревья, причем преобладающая часть их массы находится в стволах. В приросте и особенно в опаде возрастает относительное значение хвои и мохово-кустарничкового яруса. Если по отношению к биомассе деревьев масса мохово-кустарничковой растительности составляет 2 —3 %, то масса опада этой растительности равна 10 % от массы опада деревьев.
Распределение суммы зольных элементов не повторяет структуру биомассы. Около половины всего количества зольных элементов, содержащихся в биомассе, приурочено к опадающим органам деревьев, в опаде основная часть зольных элементов находится в хвое. На поверхность почвы с опадающей хвоей поступает 80 % зольных элементов от всего их количества в опаде, с опадающими органами мохово-кустарничковой растительности — 10% Опад — не единственный путь освобождения живых растительных тканей от зольных элементов. Некоторое их количество поступает в кору деревьев, где надолго закрепляется Поэтому в общем балансе движения масс элементов в лесных фитоценозах следует учитывать не только возврат элементов в почву, но также их вывод в кору деревьев Количество зольных элементов, выводимых в кору елей (0,26 — 0,70 т/км2), соизмеримо с возвратом зольных элементов, поступающих на поверхность почвы с спадом кустарничковой растительности
Таблица 12.3
Структура биомассы и распределение суммы зольных элементов
в еловых лесах Карелии, % (составлено автором по данным
Н.И. Казимирова и Р.М. Морозовой, 1973)
Компонент | Биомасса | Прирост | Опад | |
Структура биомассы | ||||
Деревья, т/км2 | 4000-10000 | 400-900 | 200-550 | |
Отдельные части | | | | |
деревьев, % | | | | |
хвоя | 10-15 | 36-38 | 56-60 | |
ветви | 12-17 | 8-9 | 8-9 | |
стволы | 50 -60 | 41-43 | 22-25 | |
корни | 17-19 | 12-13 | 9-10 | |
Мохово-кустарничковая растительность, т/км2 | 80-350 | 20-60 | 20-60 | |
Сумма зольных элементов | ||||
Отдельные части деревьев | | | | |
хвоя и листья | 40-50 | 79-80 | 76-81 | |
ветви | 13-18 | 4-5 | 2-3 | |
стволы | 19-33 | 10-11 | 4 | |
корни | 12-14 | 4-5 | 2-3 | |
Мохово-кустарничковая растительность | 3-8 | 5-9 | 7-10 |
Оценка движения масс главных зольных элементов представлена в табл. 2.4.
Таблица 12.4
Содержание зольных элементов в фитоценозе еловых лесов Карелии, т/км2 (составлено автором по данным Н. И. Казимирова и Р.М.Морозовой, 1973)
Химический элемент | Биомасса | Продукция | Опад | |||
1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | |
Ca | 20,5 | 15,0-26,0 | 3,25 | 2,0-4,5 | 2,75 | 1,55-4,0 |
К | 11,0 | 5,0-17,0 | 1,55 | 0,7-2,4 | 1,3 | 0,6-2,0 |
Si | 5,25 | 4,0-6,5 | 1,45 | 1,0-1,9 | 1,35 | 0,9-1,8 |
Mg | 3,25 | 2,5-4,0 | 0,55 | 0,4-0,7 | 0,45 | 0,3-0,6 |
P | 3,0 | 1,5-4,5 | 0,40 | 0,2-0,6 | 0,30 | 0,1-0,5 |
Mn | 2,0 | 1,5-2,5 | 0,34 | 0,22-0,45 | 0,29 | 0,19-0,39 |
S | 0,80 | 0,6-1,0 | 0,17 | 0,12-0,21 | 0,16 | 0,12-0,19 |
Al | 0,75 | 0,5-1,0 | 0,15 | 0,1-0,2 | 0,13 | 0,07-0,18 |
Fe | 0,75 | 0,35-0,80 | 0,09 | 0,05-0,12 | 0,08 | 0,04-0,11 |
Na | 0,15 | 0,05-0,25 | 0,03 | 0,01-0,05 | 0,02 | 0,01-0,03 |
Сумма | 42,90 | 31,9-63,6 | 7,90 | 4,7-10,7 | 6,78 | 4,9-9,0 |
Примечание. 1— среднее арифметическое; 2 — пределы значений.
На основании этих данных можно заключить, что кальций, калий и кремний участвуют в биологическом круговороте еловых лесов в количестве от 1 до 2 — 3 т/км2 в год каждый Участие магния, фосфора, марганца, серы и алюминия измеряется сотнями килограммов на 1 км2 в год, железа и натрия — десятками килограммов на 1 км2 в год. Данные о концентрации рассеянных элементов в растениях, практически составляющих биомассу еловых лесов, приведены в табл 12.5. Во-первых, наблюдается сильная вариация концентраций в образцах Коэффициент вариации редко опускается ниже 60 % и часто превышает 100 % Во-вторых, несмотря на сильную вариацию концентраций, заметна биогеохимическая специализация растений и их органов. В коре ели более высокая концентрация стронция, бария и титана, чем в хвое, где больше никеля и цинка. Концентрации некоторых металлов выше в корнях черники, чем в стеблях. В-третьих, на уровнях концентрации элементов сказывается влияние зональных и локальных факторов. Концентрация стронция в хвое и коре ели, а также в чернике значительно ниже, чем средняя концентрация этого элемента в массе спада растительности всей суши. Влияние зональных факторов сказывается на активном выносе этого элемента. В то же время повышенная концентрация свинца и цинка отражает особенности коренных пород, содержащих в данном районе рассеянную сульфидную минерализацию.
Таблица 12.5
Концентрация рассеянных элементов в главных растениях
еловых лесов Карелии, мкг/г золы
Химический элемент | Ель (Picea excelsd) | Черника ( Vacclnium myrti/lus) | ||||||
хвоя | кора | надземная часть | корни | |||||
M | V, % | M | К % | M | V, % | M | V, % | |
Zn | 1250 | 98 | 1188 | 90 | 751 | 190 | 1515 | 161 |
Ва | 390 | 65 | 456 | 76 | 465 | 71 | 578 | 22 |
Ti | 102 | 100 | 170 | 330 | 113 | 130 | 86 | 110 |
Сu | 86 | 86 | 88 | 60 | 107 | 90 | 124 | 51 |
Рb | 64 | 60 | 62 | 130 | 84 | 77 | 111 | 85 |
Sr | 43 | 60 | 73 | 88 | 35 | 85 | 33 | 84 |
Zr | 38 | 36 | 33 | 61 | 20 | 27 | 28 | 48 |
Cr | 28 | 51 | 26 | 42 | 28 | 37 | 34 | 56 |
Ni | 23 | 100 | 17 | 120 | 19 | 71 | 25 | — |
V | 16 | 42 | 23 | 55 | 19 | 26 | 14 | 41 |
Co | 12 | 80 | 13 | 61 | 13 | 70 | 14 | 70 |