Название: Основы биогеохимии - Добровольский В.В.

Жанр: Химия

Рейтинг:

Просмотров: 1649

Рис. 2.4. Зависимость между концентрацией свинца в почве и

золе растений на биогеохимической аномалии

(по А.Л.Ковалевскому, 1979):

1 — среднее для корней растений (16 видов); 2— среднее для ветвей деревьев и надземной части травянистых растений

Концентрация микроэлементов в растениях зависит от большого числа факторов: содержания элементов в почвообразующих породах, их минералогического состава, типа почв, рельефа и глубины уровня грунтовых вод, морфологических особенностей растений, особенностей их вегетации и др. Поэтому распределение концентраций в образцах растительности определяется статистическими законами. По мнению как биохимиков (Боуэн X., 1966), так и геологов (Ковалевский А.Л., 1975), наиболее часто распределение приближается к логарифмически нормальному. На геохимических аномалиях усиливается контраст содержания рассеянных металлов в разных растениях и их частях, что отражается на возрастании вариабельности концентраций. Это явление было предложено использовать при биогеохимических поисках руд (Добровольский В.В., Ржаксинская М.В., 1975).

Биогеохимические аномалии могут образовываться под влиянием любых природных факторов, способствующих значительному повышению содержания одного или нескольких элементов в окружающей среде.Известны биогеохимические аномалии тяжелых металлов, возникшие благодаря выходу на поверхность горных пород с повышенной концентрацией металлов, в местах выклинивания подземных вод, обогащенных этими же металлами, а также на участках систематического выпадения из воздуха металлосодержащих вулканических выбросов. На рис. 2.5 показана биогеохимическая аномалия, обнаруженная в графстве Лимерик (Ирландия). Повышенная концентрация молибдена и селена в травянистой растительности связана с выходами сланцев, обогащенных указанными металлами. Их концентрация в травах, особенно на пойменных лугах, оказалась причиной заболевания сельскохозяйственных животных.

При изучении биогеохимических аномалий А. П. Виноградов обратил внимание на два обстоятельства. Во-первых, в пределах аномалии все растения (в разной степени) характеризуются повышенным содержанием рассеянных элементов. Во-вторых, определенные виды отличаются очень высокими концентрациями. Образование таких растений-концентраторов свидетельствует о том, что приспособление к аномальным условиям может развиваться. Не только в виде ограничения концентрации избыточных микроэлементов, но также их усиленного использования. Адаптация разных видов растений идет неодинаковыми путями. По данным В.В.Ковальского (1974), в засушливых ландшафтах Армении в условиях молибденовой аномалии распространенные растения ромашка (Pyrethrum parthenifolium) и зверобой (Hypericum perforatum) слабо аккумулируют молибден. При этом в золе более 60 % экземпляров ромашки содержание молибдена оказалось меньше, чем в почве, и лишь в 29 % — несколько выше. В то же время пониженное содержание молибдена обнаружили всего в 12% экземпляров зверобоя, а повышенное — более 70 %. Очевидно, что адаптация рассмотренных видов происходит не одинаково, хотя и однотипно, по пути ограниченного поглощения избыточного рассеянного металла. Наряду с этими растениями на этом же участке произрастают бобовые, которые являются типичными концентраторами молибдена.

Рис. 2.5. Распределение концентрации (мг/кг) молибдена в

отложениях речной сети в графстве Лимерик, Ирландия

(по Дж.Уэббу и У.Аткинсону, 1965)

Типичные концентраторы могут образовывать эндемичные виды, которые нуждаются в большом количестве определенных химических элементов, и поэтому приурочены к участкам, сильно обогащенным этими элементами. Продукты выветривания ультраосновных пород выделяются повышенными концентрациями кобальта, никеля, меди, хрома. На таких породах развивается специфическая серпентиновая флора, в состав которой входят некоторые виды сосны, рододендрона, травянистые растения. Все они отличаются высоким содержанием указанных элементов. Наряду с металлофильной флорой, концентрирующей сразу несколько металлов, имеются растения с узкой геохимической специализацией.

Еще в XVII —XVIII вв. горняки Саксонии, добывавшие металлы в Рудных горах, передавали из поколения в поколение как профессиональный секрет сведения о том, что некоторые растения указывают на близость руд. Так, известны растения, сигнализирующие о рудах цинка. Это так называемая галмейная флора. Ее наиболее распространенные представители — галмейная фиалка (Viola lutea, var. calaminaria), галмейная ярутка (Thlaspi calaminare). В их золе содержится 13 — 21 % оксида цинка, в 150 раз больше его среднего содержания в растительности суши. Эндемичные виды, которым необходима высокая концентрация олова, образуют оловянную флору (Trietaris europaea, Gnaphalliom snaveolens и др.). Первое из указанных растений произрастает только на отвалах старых оловянных рудников. В Кататанге (Республика Заир) на выходах медно-кобальтовых руд были обнаружены эндемики-кобальтофи-лы. В принадлежащему этой группе бурачке (Alyssum bertolini) обнаружено 7,86 % никеля. Это в 100 раз больше среднего содержания никеля в растениях. Известны растения с очень высокой концентрацией меди. Таковы растущие на отвалах меднорудных разработок в Африке Cyanotis cuprtcola и Sopubitametallomm, «медные мхи» Dryoptodon atratos и Mieiich noferia в Швеции, качим (Gypsophilla patrinii) на Рудном Алтае.