Глава 3 БИОГЕННАЯ МИГРАЦИЯ

Смотрите также:

История атомов и география - Перельман

Геохимия - химия земли

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Гидрогеохимия. Химия воды

Минералогия

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Химия почвы

Круговорот атомов в природе

Книги Докучаева

Происхождение жизни

Вернадский. Биосфера

Биология

Эволюция биосферы

Геоботаника

 Биографии геологов, почвоведов

Эволюция

Интенсивность биологического поглощения. Биогеохимические коэффициенты

Кларки концентрации элементов в живом веществе называются биофильностъю. Наибольшей биофилъностъю обладает С (7800), менее биофильны N (160) и Н (70). Близки по биофильности анионогенные элементы — 0 (1,5), С1 (1,1), S (1), Р (0,75), В (0,83), Вг (0,71) и т.д. Наименее биофильны Fe (0,002) и А1 (0,0006), т.е. живое вещество в основном состоит из элементов, образующих газообразные и растворимые соединения, его состав лучше коррелирует с составом гидросферы и атмосферы, чем литосферы.

Преобладание в ландшафтах определенных систематических групп организмов, огромное разнообразие климата и геологического строения определяют своеобразие химического состава живого вещества конкретных ландшафтов, его отличие от кларков. Так, живое вещество солончаков обогащено Na, С1 и S, в организмах степей много Са, но мало Al, Fe, организмы влажных тропиков, напротив, бедны Са и богаты А1. Поэтому средний элементный состав живого вещества ландшафта является важным систематическим признаком. При этом важно знать не только элементный состав живого вещества, но и то количество отдельных элементов, которое приходится на 1 га, т.е. использовать тот же подход, что и при изучении биомассы и ежегодной продукции.

Важно также определять водные мигранты не только в живых организмах, но и в сухом веществе, золе. Содержание большинства элементов в золе значительно отличается от их среднего содержания в земной коре, так как растения избирательно поглощают элементы. Интенсивность поглощения характеризуется отношением количества элемента в золе растений к его количеству в почве или горной породе. Этот предложенный Б.Б. Полыновым показатель А.И. Перельман назвал коэффициентом биологического поглощения

За время формирования вида отдельные особи произрастали на разных субстратах, поэтому химический состав золы отражает не столько состав горной породы или почвы, на которой теперь обитает растение, сколько состав пород и почв, на которых обитали предыдущие поколения представителей данного вида, особенно в эпоху видообразования. Для характеристики общих биогеохимических особенностей отдельных растений, их способности к накоплению элементов используется одна из модификаций Ах — показатель общей биогенности (Б0) — отношение средних содержаний элементов в золе растений континентов к кларкам литосферы. Аналогичные показатели для организмов конкретных регионов, местообитаний или отдельных систематических групп именуются специальной или частной биогенностъю (Бс) элементов, которая под влиянием систематических и экологических факторов может существенно отличаться от общей биогенности. Ах и Бс меняются в зависимости от фазы вегетации, возраста организма, почвы и других условий. Б0 представляет собой биогеохимическую константу.

Близкий по сути показатель — биотичность, представляет отношение содержания элемента в сухом веществе организма к кларку биосферы. Последний включает в себя данные по распространенности элемента не только в литосфере, но и части атмосферы, гидросфере и почвах (Н.Ф. Глазовский).

Наиболее широко используется Ах — отношение содержания элементов в золе растений к их валовым содержаниям в почвах. Однако этот показатель отражает скорее потенциальную биогеохимическую подвижность элементов. Более объективную картину дает сравнение сухого вещества растений и подвижных, доступных для растений воднорастворимых, солевых, органо-минеральных форм элементов, извлекаемых из почв слабыми растворителями. Это отношение называется коэффициентом биогеохимической подвижности (Н.С. Касимов). Он характеризует доступность элементов растениям и степень использования ими подвижных форм элементов, содержащихся в почве. Значения у большинства элементов обычно значительно выше, чем Ах.

Кроме биофильности, общей и специальной биогенности (Б0, Бс), потенциальной и актуальной биогеохимической подвижности (Ал и Вл) имеется ряд других общих и частных показателей.

Так, М.А. Глазовская предложила коэффициент биогеохимической активности (KB) — отношение потребления элемента живым веществом в год к его выносу с ионным стоком с континентов в океан или из крупных речных бассейнов; коэффициент деструкционной активности (Ка) — отношение поступления элемента в биосферу (добыча, складирование) к потреблению растительностью и др.

Для характеристики биологического поглощения можно использовать уравнение интенсивности миграции, в котором \х рассматривать как количество элемента л, находящееся в золе растений данного ландшафта, так как это количество бесконечно мало по сравнению с общей массой атомов элемента л в ландшафте. Время dt — возраст растений — мало по сравнению с длительностью существования ландшафта. Для того чтобы определить общее содержание элемента л в золе растений данного вида, очевидно, необходимо помножить \х — содержание элемента л в золе на количество золы, которое обозначим М (в тоннах на 1 га или в других величинах). Отсюда получаем:

Нетрудно показать, что Ьх = R.%, где R — общее количество в ландшафте горных пород и почв, находящихся в сфере достигаемости корней растений. Отсюда получаем:

Так как величина M/R постоянна для данного ландшафта, то интенсивность биологического поглощения элементов в ландшафте прямо пропорциональна коэффициенту биологического поглощения Ах.

Используя выполненные ранее расчеты (Перельман, 1975), а также современные оценки фонового распределения элементов в растениях, средний состав золы живого вещества, определены средние коэффициенты биологического поглощения, точнее кларки концентрации элементов в растениях континентов. При Ах > 1 элементы накапливаются в растениях, а при Ах < 1 только захватываются. По интенсивности биологического поглощения все элементы делятся на четыре группы, как это показано на рис.3.3 и в таблице 3.3.

Встречаются разные обозначения (Кб, КБП) и модификации коэффициента биологического поглощения. A.J1. Ковалевский отношение элемента в золе растений к почвам, на которых эти растения произрастают, назвал растительно-почвенным коэффициентом, к содержанию в водах — растительноводным, а к газообразным формам элементов в подземной атмосфере — растительно-газовым коэффициентом. Особенно интенсивно элементы поглощаются из газов, слабее — из раствора и еще слабее — из твердой фазы. Все же главным источником элементов для растений является твердая фаза почв. Только для наиболее растворимых соединений (CI, SO^-) главным источником служат воды. Для некоторых газообразных соединений основным источником служит воздух (СО2 возможно, NO2 и другие газы).

К содержанию книги: А.И. Перельман, Н.С. Касимов - Геохимия ландшафтов