Название: Основы биогеохимии - Добровольский В.В.

Жанр: Химия

Рейтинг:

Просмотров: 1656

С биогеохимическими процессами, происходящими в почвах, тесно связана миграция химических элементов в поверхностных водах тропической суши. Их геохимия изучена недостаточно, но имеющиеся данные указывают на то, что концентрация многих элементов в воде тропических рек ниже средних значений для рек мира. По-видимому, это объясняется двумя причинами. Во-первых, фитоценозы тропических лесов прочно удерживают необходимые им химические элементы и слабо выпускают их из системы биологического круговорота. Во-вторых, некоторые элементы, особенно тяжелые металлы, более прочно закреплены в красноцветных продуктах выветривания и развитых на них почвах, чем в отложениях четвертичного возраста, на которых образованы почвы бореального и суббореального поясов.

Установлено, что в сухие сезоны в воде тропических рек повышается концентрация солей, а также таких элементов, как бор, фтор, стронций. Исследования, проведенные А.И.Обуховым (1968) в Бирме, показали, что в сезоны дождей слабо, но отчетливо повышается концентрация металлов. Можно предположить, что это явление обусловлено не только вымыванием растворимых соединений металлов из растений и почв, но и активизацией микробиологической деятельности в почве. Значительные массы металлов переносятся тропическими реками в видекомплексных соединений с растворимыми фульвокислотами.

Наибольшее количество химических элементов мигрирует в составе взвесей. Речные взвеси в основном представляют продукты плоскостного смыва почв. Большая часть этих продуктов, энергично смываемых в сезоны дождей, не достигает речных долин и переносится в относительно пониженные участки поверхности. Одновременно в понижениях в дождливые периоды сильно поднимается уровень грунтовых вод или образуется горизонт сезонной верховодки. На участках сезонного заболачивания формируются вертисоли — серые и черные слитые тропические почвы с сообществами злаковников (грэсслендов). В экосистемах сезонных болот аккумулируются химические элементы, мигрирующие с более высокой территории, поэтому в почвах и растениях повышается концентрация рассеянных элементов вплоть до образования биогеохимических аномалий (рис. 14.1).

Рис. 14.1. Аккумуляция меди в почвах сезоннозаболачиваемой депрессии рельефа за счет выноса металлов из залежи руд, Замбия (по Дж.Уэббу и Дж.Тумсу, 1959)

14.3. Биогеохимия мангров

Мангровые заросли — характерный тип растительности побережий тропической суши. Располагаясь на участках затопления во время суточных или сизигийных приливов, мангровые заросли образуют своего рода переход от подводных морских экосистем к наземным растительным сообществам. Мангровая растительность в силу условий произрастания индифферентна к колебаниям количества атмосферных осадков, но очень чувствительна к низким температурам. Несмотря на то, что мангры являются характерной растительностью тропического пояса, они распространяются в соответствии с местными температурными условиями до 32 ° с. ш. (Бермудские острова) и 44° ю.ш. (остров Чатам).

Мангровые заросли располагаются либо на карбонатных песках, алевролитовых и глинистых илах в лагунах и мелководных заливах, либо на поверхности плотных кавернозных рифовых известняков. Реже отдельные деревья и их небольшие группы растут на кварцевых песках у берегов, сложенных выветренными кристаллическими породами. Среди мангровой растительности выделяются красные мангры, состоящие из разных видов Rhizophora, черные мангры из Avicenia и белые мангры, в составе которых обычно преобладают Laguncularia. На атоллах Индийского океана к указанным деревьям добавляются кустарники пемфиса, приуроченные к выступам плотных рифовых известняков на границе приливной полосы. Особый интерес представляет состав мангровой растительности, произрастающей на коралловых известняках и песках.

Мангры — один из наиболее продуктивных фитоценозов. Их биомасса превышает 1000 ц/га сухого растительного вещества. Годовая продукция мангровых лесов Пуэрто-Рико — от 100 до 300 ц/га сухого растительного вещества, включая листовой спад — 80-150 ц/га.

По сравнению с составом листьев деревьев, образующих тропические леса, в листьях мангровых деревьев намного больше магния, сульфатной серы, хлора, алюминия и значительно меньше калия и кремния, являющихся главными зольными элементами спада тропического леса.

Несмотря на значительную вариацию концентрации рассеянных элементов в вегетативных органах деревьев даже одного вида, существуют определенные особенности, свойственные мангровой растительности в целом. Общая биогеохимическая особенность мангров — пониженное содержание тяжелых металлов и повышенное — талассофильных элементов, в частности стронция.

Мангровая растительность чутко отражает изменение содержания металлов в окружающей среде. Из данных табл. 14.7 видно, что в листьях и тонких ветвях мангровых деревьев, растущих в приливно-отливнои зоне островов, сложенных магматическими породами, железа более 300 мкг/г, марганца более 50 мкг/г золы, в то время как в аналогичных видах, произрастающих в лагунах коралловых островов, содержание железа не достигает 200 мкг/г, а марганца — 40 мкг/г золы. Для стронция распределение концентраций противоположное: в листьях мангровых деревьев на коралловых островах содержание этого элемента более 1000 мкг/г золы, а в условиях магматических островов — меньше этого значения.