Окислительно-восстановительные 4 страница

В третичную эпоху на Земном шаре преобладала тропическая флора: пальмы, магнолии, секвойя, бук, каштан. Минеральный состав веществ, вовлекаемых в круговорот этими лесами, характеризовался значительным участием Са, Mg, К, Р, S, Si, А1. Создавались тем самым экологические предпосылки для появления и развития травянистой растительности: уменьшение кислотности почв и пород, накопление элементов питания.

Таким образом, начиная со 2-й половины мелового периода, в третичном и особенно в четвертичном периодах под влиянием господства травянистой растительности распространился дерновый процесс почвообразования.

Итак, роль живого вещества и биологического круговорота в геологической истории Земли и развитии почвообразовательного процесса непрерывно возрастала. Но и почвообразование постепенно становилось одним из главных звеньев биологического круговорота веществ.

1. Почва обеспечивает постоянное взаимодействие большого геологического и малого биологического круговоротов веществ на земной поверхности. Почва - связующее звено и регулятор взаимодействия двух этих глобальных циклов вещества.

2. Почва - аккумулирует в себе органическое вещество и связанную с ним химическую энергию, химические элементы, тем самым регулируя скорость биологического круговорота веществ.

3. Почва, обладая способностью динамично воспроизводить свое плодородие, регулирует биосферные процессы. В частности, плотность жизни на Земле наряду с климатическими факторами во многом определяется географической неоднородностью почвы.

 

Вопрос 27.

Основной источник энергии для всех процессов на Земле - лучистая энергия Солнца. От экватора в сторону северного и южного полюсов наблюдается закономерное уменьшение количества поступающей лучистой энергии. Это обусловило формирование на Земном шаре системы термических поясов, различающихся суммарным количеством тепла, а следовательно, и годовой продукцией биомассы.

Отмеченная природная зональность осложнена влиянием различных факторов. Биологический и почвообразующий эффект тепла и света, поступающих на земную поверхность, может проявиться только при наличии достаточного количества влаги. Сумма осадков, выпадающих за год, в целом резко возрастает от полюсов к экватору. Возрастающие температуры и среднегодовые суммы осадков с приближением к области субтропиков, тропиков и экватору обеспечивают интенсивное увеличение энергии минеральных, биохимических и биологических процессов почвообразования.

Но в распределении осадков на суше земного шара существуют значительные отклонения от этой общей схемы. Материки северного полушария заметно суше материков южного полушария, что обусловлено асимметрией распределения в них площади суши. Существенные отклонения создаются и в соответствии с высотой местности над уровнем моря, конфигурацией горных массивов и хребтов, циркуляцией атмосферы. Влияют на этот климатический показатель и морские течения (наиболее широко известный пример - отепляющее влияние Гольфстрима). Как следствие, распределение осадков на суше имеет пятнистый характер, приобретает концентрическое, иногда меридиональное направление, и только на обширных равнинах Евразии и Северной Америки приближается к горизонтальному типу. Все это влечет за собой различную интенсивность водной и биологической миграции элементов. В условиях одинаковой степени увлажненности интенсивность миграционных процессов возрастает с увеличением радиационного баланса. В то же время влияние радиационного баланса возрастает с увеличением увлажненности. Поэтому интенсивность массообмена химических элементов в гумидных ландшафтах тропиков и бореального пояса сильно различается, а в условиях экстрааридных ландшафтов высоких и низких широт характеризуется близкими величинами.

В разных ландшафтах в биологический круговорот из почвы вовлекаются неодинаковые массы химических элементов. Так же, как неодинаковы и масштабы массообмена газов. Отношение массы мертвого органического вещества к массе опада называется коэффициентом аккумуляции органического вещества.

Воздействие человека и техники на сложившиеся природные экологические системы ведет к нарушению относительного равновесия между средой и организмами. При этом изменяются количественные характеристики обмена веществом и энергией и направление биогеохимических циклов в системе почва - растения - воды.

Итак, существование зон и поясов с определенным сочетанием термических условий и атмосферного увлажнения обусловливает зональность биологических круговоротов и биогеохимических процессов.

В формировании биогеохимических циклов важное значение имеют элементы, хорошо растворяющиеся в поверхностных и почвенных водах, они определяют кис-лотно-основные условия среды, и тем самым влияют на растворение или выпадение в осадок других элементов. Такие элементы называют типоморфными.

 

Вопрос 28.

Мхи и лишайники активно концентрируют такие биофильные элементы, как сера, калий, фосфор, марганец, кальций. Железо, алюминий и кремний ими не концентрируются, а лишь захватываются. Содержание их в золе мхов и лишайников значительно ниже, чем в почве.

На относительно сухих местах среди мхов произрастают злаки и ситники, лапчатка, куропаточья трава, разнообразные камнеломки. Почвы - бурые аркто-тундровые, арктические примитивные.

Значительную роль в почвообразовании арктических примитивных почв играют микроорганизмы. Установлено, что в условиях высокогорной Арктики в примитивных почвах количество микроорганизмов исчисляется сотнями тысяч и даже миллионами в 1 г почвы. Причем состав этих микроорганизмов весьма разнообразен.

В днищах ледниковых долин образуется торф, но мощность его ограничена глубиной залегания вечной мерзлоты. Суммарное проективное покрытие менее 10%. По данным А. А. Тишкова (1983), масса живых растений в арктической тундре при наибольшем развитии растительности составляет 2,9 т/га сухого вещества. Годовой прирост - 0,6 т/га. Количество мертвого растительного материала - 9,6 т/га.

Результаты анализа золы мхов и торфа показали, что среди зольных элементов преобладает кремний. Например, в сфагнуме его количество достигает 36,5% массы золы (Добровольский, 1998). В процессе торфообразования происходит относительное накопление железа. Заболоченные ледниковые долины находятся в геохимически подчиненном положении по отношению к ландшафтам арктических тундр. Они получают с поверхностным стоком дополнительное количество элементов минерального питания, в том числе и тяжелых металлов. Это способствует увеличению годового прироста в 3-4 раза.

Таким образом, в результате биологического круговорота в почвах арктических ландшафтов концентрируются калий, фосфор, сера, марганец и другие микроэлементы. В оторфованных почвах долин наблюдается явное накопление железа.

 

Вопрос 29.

Общая площадь тундровых и лесотундровых ландшафтов занимает примерно 27 млн. га. Земельные ресурсы мало вовлечены в сельскохозяйственное и промышленное производство. Поэтому естественный ход биогеохимической миграции элементов здесь прослеживается наиболее четко и в малоизмененном виде.

Естественная растительность - мохово-лишайниковая и кустарниковая тундра, в лесотундре - еловые, лиственничные и березовые редколесья. Зональные почвы - тундровые глеевые, глеево-подзолистые и подзолистые иллювиально-гумусовые.

Климатические условия тундровой зоны обеспечивют большую активность биогеохимических процессов по сравнению с арктическими ландшафтами. Тем не менее, для тундровой зоны в целом присущи те же основные черты: ограниченность биологического круговорота химических элементов во времени и пространстве и низкая скорость биологических процессов.

1. В фитомассе преимущественно накапливаются С и N, примерно в одинаковом количестве представлены Са и К и соответственно Mg и Р. Менее всего накапливается S.

2. С ежегодным приростом в биологический круговорот тундры вовлекается примерно часть общего запаса элемента в фитомассе.

3. Большая часть этого количества снова возвращается в почву и на почву с опадом.

4. Ежегодное накопление того или иного элемента колеблется в пределах */15 — '/30 части от общего его содержания в растительной массе.

Очень информативны расчеты баланса химических элементов, которые выполняют в кг/ га в год.

.

1. Кроме С, N, S, все рассматриваемые элементы в большей степени выносятся из ландшафта, чем поступают из атмосферы.

 

2. Наблюдается накопление углерода в почвенном гумусе, войлоке и в общей фитомассе растений

Таким образом, особенности биологического круговорота имеют существенное значение в развитии тундрового почвообразования. Обусловлено это тем, что в ходе разложения растительных остатков в условиях переувлажнения, кислой среды и недостатка зольных оснований ослаблен синтез коллоидного поглощающего комплекса, способного удерживать основания сорбционными силами. Для тундровых и лесотундровых ценозов характерен суженный биологический круговорот зольных элементов и азота. В связи с доминированием травяно-моховых и кустарничковых форм растительности в составе золы преобладают ос-нования калия. При господстве в растительном покрове кустистых лишайников в составе зольных веществ падает не только содержание кальция, но и калия и большую роль приобретает алюминий.

 

Вопрос 30.

Зональные почвы: подзолистые (26%), дерново-подзолистые (42%); интразональные почвы: болотные (14%), дерновые и пойменные (18%).

Химический состав растений хвойных и хвойно-лиственных лесов сравнительно хорошо изучен в отношении древесных пород. Для всех древесных пород наиболее высокое содержание зольных элементов и азота присуще хвое и листьям, наименьшее количество обнаружено в древесине стволов. Количество химических элементов в хвое обычно колеблется от 2,0 до 3,5%, причем накопление зольных элементов и N в биомассе находится в прямой зависимости от общего запаса биомассы и возрастает с увеличением последней.

1. В биомассе современных лесных ассоциаций накапливается в наибольшем количестве N и Са. Доля кальция превышает 50 % от суммы зольных элементов.

2. В меньших количествах в круговорот вовлекаются K,S,P,Mg.

3. Величина возврата элемента в почву с опадом составляет около 50% от количества, потребляемого ежегодным приростом.

4. На пашне в характере биологического круговорота элементов наблюдаются принципиальные отличия от лесных ценозов.

5. На пашне в наибольшем количестве вовлекаются в круговорот N и К (около 60% от суммы зольных элементов).

6. Кальций по размерам вовлечения его в биологический круговорот занимает только 3-е место.

7. Доля отчуждения элементов с урожаем велика и составляет 50-55% для Са, Mg, S и 65-70% для N, Р, К.

Баланс элементов в различных экосистемах лесной зоны определяется не только характером экосистемы, но и способом использования ее человеком. Большая роль принадлежит действию текучих масс воды. Значительное развитие почвенно-эрозионных процессов приводит к выносу элементов с поверхностным стоком. Достаточно много выносится элементов с грунтовым и внутрипочвенным стоком

1. Главная статья расхода для N, Р, К под лесом - их вынос из ландшафта с отчуждением древесины.

2. Mg и S преимущественно выносятся из ландшафтов за счет подземного и надземного стоков.

3. Баланс веществ в целом отрицательный.

4. Исключение составляет сера, ее вынос почти на 50% компенсируется приходом с атмосферными осадками - сера кислотных дождей.

5. При распашке приходно-расходные статьи меняются. Главные статьи прихода - минеральные и органические удобрения, известь.

6. Распашка и внесение удобрений влекут за собой по-вышенный вынос с поверхностным и подземным стоком, особенно в отношении К, Са, Mg, S.

7. Главная статья расхода для N и Р - отчуждение с урожаем.

8. Дефицит элементов на пашне гораздо острее, чем под лесом. Расход азота компенсируется только на 25%, К - на 10%.

 

Вопрос 31.

В лесостепной зоне под пологом широколиственных лесов формируются серые лесные почвы (около 40% территории), степная растительность обусловливает развитие почвообразования по черноземному типу. Черноземы оподзоленные, выщелоченные, типичные занимают примерно 35%, черноземно-луговые и лугово-черноземные -15%, на долю остальных типов почв приходится 10%. Соотношение сельскохозяйственных угодий следующее: пашня - 56,7%, лес - 19,3%, сенокосы и пастбища - 12,4%, болота 4,2%, гидрографическая сеть - 2,1%, города и дороги - 5,3%.

Лиственные леса лесостепной зоны характеризуются наличием богатого подлеска и травянистого покрова, что обеспечивает значительную массу ежегодного опада - 70- 90 ц/га. Опад богат основаниями (особенно кальцием) и азотом, в почву и на почву поступает значительное количество химических элементов, в связи с этим для почв лиственных лесов характерна высокая емкость обмена.

В современный период отчуждается большая часть массы, создаваемой ежегодно сельскохозяйственными культурами, и почти весь прирост древесины лесов, так как в густонаселенной лесостепи деревья и даже кустарники вырубаются и вывозятся на хозяйственные нужды.

После распашки почв лесостепной зоны существенно изменяется соотношение биологического и геологического круговоротов веществ. За счет эрозии почв многократно возрастает роль геологического круговорота. Ежегодно с водоразделов лесостепи сносится около 200 млн. т плодородной земли, около 20 млн. т из них поступает в реки и, следовательно, навсегда теряется этой территорией.

Потери водоразделов за счет эрозии различных элементов неравноценны.

Интересен вопрос о том, сколько углерода переходит в атмосферу в результате деструкции гумуса, обусловленной распашкой. Известно, что при распашке потеря гумуса идет сначала быстрыми темпами, а затем замедляется. В среднем за 100 лет использования черноземы теряют примерно третью часть гумуса. То, что почва ежегодно теряет в результате освоения, далеко не полностью компенсируется путем внесения удобрений и за счет атмосферных осадков.

За счет внесения удобрений потери азота компенсируются только на 30%, потери калия - на 12%, потери фосфора - на 40%. И только по сере в лесостепной зоне получен положительный баланс: приход серы превышает в 1,5 раза ее расход.

 

Вопрос 32.

Составляющие биологического круговорота и баланс химических элементов приведены для подзоны обыкновенного чернозема (включая и обыкновенные кар-бонатные). Общая площадь подзоны - 33 млн. га. Почти вся она распахана, под сенокосами и пастбищами находятся неудобные земли: склоны с маломощными щебнистыми почвами, днища балок, солонцеватые суходолы.

Травяные степные сообщества занимают первое место среди сообществ умеренных широт как по массе отчуждаемого в опад органического вещества, так и по количеству поступающих с опадом химических элементов. Средняя зольность опада 3,5-4,5%. В составе зольных элементов значительную роль играет кальций.

Намного большая фитомасса в целинных степях создается почти исключительно за счет фитомассы корне-вых систем многолетних плотнокустовых злаков. В структуре посевных площадей современной пашни мно-голетние травы, дающие хороший корневой опад, занимают всего 5 %, на черные пары приходится 6-10 %, остальное - однолетние культуры, производящие в основном надземную фитомассу.

1. В сообществах целинных степей характер биологического круговорота - азотно-кальциевый, на пашне - азотно-калиевый.

2. Баланс химических элементов - отрицательный, так как очень велик вынос элементов с урожаем. Положительный баланс серы обусловлен сильной запыленностью и загрязненностью атмосферы.

3. Отрицательный баланс по азоту и фосфору складывается за счет выноса их с урожаем, эти элементы в наибольшей степени вовлекаются в биологический круговорот.

4. Миграция и вынос Са, Mg, К происходит преимущественно с жидким стоком в виде бикарбонатов, интен-сивность их вовлечения в геологический круговорот в 2-5 раз превышает их вовлеченность в биологический круговорот. Именно для этих элементов существует угроза наиболее быстрого выноса за пределы ландшафта. Для предотвращения потерь этих элементов необходимо снять или хотя бы снизить их вынос с поверхностным стоком за счет водной эрозии.

 

Вопрос 33.

Особенности биологических круговоротов аридных территорий обусловлены несколькими причинами. Во- первых, это, конечно, климатические характеристики. По мере усиления засушливости интенсивность биогеохимических процессов уменьшается из-за дефицита влаги. В то же время наблюдаются качественные изменения в составе химических элементов: увеличивается роль водорастворимых форм, что обусловлено испарительной концентрацией и транспирацией растений.

Во-вторых, в составе растительности аридных ландшафтов, представленной преимущественно травами, кустарничками и кустарниками, по мере усиления засушливости увеличивается количество ксерофитных и эфемеровых форм. Это обусловливает значительно более низкие величины фитомассы (1000-2500 т/ сухого органического вещества в степях и от 400 до 2-3 т/ - в пустынях) и почти в 2 раза более высокую зольность растительного опада. Для аридных ландшафтов характерна и более низкая интенсивность массообмена по сравнению с луговыми и разнотравно-злаковыми степями. Это обусловлено особенностями структуры фито-массы. В луговых степях надземная часть растений составляет около 30%, в сухих степях - 15%, в пустынях - 13%. Надземная часть ежегодно отмирает и возобно-ляется практически полностью, а подземная - примерно на 1/3. Поэтому относительное значение прироста в луговых степях больше, чем в биоценозах засушливых территорий.

По мере усиления аридности в растительном покрове увеличивается роль галофитной флоры. Причем, здесь большое значение имеет уровень залегания грунтовых вод. При близком к поверхности залегании грунтовых вод (0,5-2 м) превалируют мясистые галофиты, содержащие, в пересчете на сухую массу, до 50% зольных элементов. Полусухие солянки вовлекают в ежегодный биологический круговорот до 200- 600 кг/га минеральных веществ. Представлены они в основном сернокислым натрием и частично хлористым натрием. В золе этих растений наблюдается также некоторое увеличение калия, кальция и кремнезема. Исследования В. А. Ковды показали, что эта группа растений играет значительную роль в засолении почв.

При глубоком уровне грунтовых вод (10-20 м) в составе растительности сухих степей и полупустынь появляются представители семейств злаков, бобовых, сложноцветных. В этих группах растений содержание минеральных веществ не превышает 5-10% в пересчете на сухое вещество.

Таким образом, роль растительности в биогеохимических круговоротах сухих степей, полупустынь и пустынь весьма специфична. При постепенном поднятии местности, понижении базиса эрозии и уровня грунтовых вод в равнинных ландшафтах сухих степей и пустынь наблюдается общее рассоление. Смена растительных формаций при этом идет в направлении:

Мясистые галофиты > полусухие и сухие галофиты > полынные ассоциации > злаково-бобово-разнотравные сообщества.

При этом особенности минерального состава растительных ассоциаций вначале поддерживают общую засоленность почв, затем - явления осолонцевания, а на стадии злаково-бобово-разнотравных сообществ - процессы остепнения.

 

Вопрос 34.

Тропический пояс получает более половины всей поступающей на Землю энергии Солнца. При условии достаточного количества влаги биогеохимические процессы здесь протекают наиболее активно.

Тропические влажно-лесные области характеризуются своеобразным сочетанием климатических характеристик. Коэффициенты увлажнения 7-8 месяцев в году составляют 1,5-2, а в остальное время не опускаются ниже 0,6. Температура почвы большую часть года превышает 20°С и в самые холодные месяцы не опускается ниже 8-10°С. Лесная растительность, представленная тропическими и экваториальными влажными лесами, ха-рактеризуется большой емкостью биологического круго-ворота и обильным ежегодным опадом. Почвы – ферраллитные недифференцированные или ферраллитные дифференцированные. Почвообразование сопровождается существенным преобразованием химического состава коры выветривания, обусловленным прежде всего биохимическими процессами.

Саванны и светлые (ксерофитные) леса занимают большую часть тропической территории. Саванны - это обширные травянистые и лесопарково-травянистые равнины, расположенные на высоте 10-200 м над уровнем моря в субтропических и тропических широтах Африки, Южной Америки, Юго-Восточной Азии, Австралии. Природные первичные саванны характеризуются относительно сухим климатом и длинным сухим периодом. Вторичные (антропогенные, послелесные) саванны расположены во влажном тропическом климате, на месте влажных лесов, уничтоженных человеком.

Почвы первичных саванн - аналоги черноземов степей суббореального пояса, они характеризуются высокой емкостью поглощения, нейтральной или слабощелочной реакцией среды, карбонатностью.

Таким образом, в экогеосистемах саван травянистая растительность играет решающую роль в вовлечении химических элементов в биологический круговорот.

1. Более половины всей массы зольных элементов и азота, вовлекаемых в биологический круговорот, сосредоточено в зеленой части растительности сухой саванны и около 40% - в корнях. В стволы и ветви поступает не более 5%.

2. В зеленой части растений наиболее активно аккумулируются азот, калий и сера. На долю каждого из этих элементов приходится 60% и более от всей массы элемента в годовой продукции. На втором месте - фосфор, кальций и натрий (57 - 58%).

3. В корневых системах наблюдается относительная аккумуляция марганца и кремния. Массы этих элементов распределены примерно поровну между корнями и зелеными органами растений.

4. В биологический круговорот в абсолютном выра-жении в наибольших количествах вовлекаются кальций, калий, кремний.

Таким образом, растительность саванн обогащает почвы щелочными землями и особенно калием, а также кремнеземом. Это объясняет низкую отзывчивость почв саван на удобрения калием, кальцием и высокую эффективность азотных удобрений.

Естественный запас биофильных элементов в аллит-ной коре выветривания и древних элювиальных почвах влажных тропиков очень низок. В этих условиях на фоне промывного водного режима и отрицательного геохимического баланса вторичный дерновый процесс не способен создать плодородные почвы. В почвах усиливается выщелоченность, кислотность, снижается поглотительная способность.

Миграция химических элементов в поверхностных водах тропической суши тесно связана с биогеохимией почвенных процессов. Концентрация многих элементов в воде тропических рек ниже средних значений для рек мира. В. В. Добровольский (1998) объясняет это двумя основными причинами. Во-первых, химические элементы-биофилы прочно удерживаются фитоценозами тропических лесов, практически не выпуская их из биологических круговоротов. Во-вторых, красноцветные коры выветривания и развитые на них почвы более прочно закрепляют некоторые элементы, особенно тяжелые металлы, чем породы четвертичного возраста бореального и суббореального поясов.

Наибольшее количество химических элементов мигрирует в виде взвесей, что является следствием плоскостного смыва почв.

 

Вопрос 35.

Резкий дефицит или избыток элементов в среде приводит к заболеваниям растений, животных, человека. Такие болезни А. П. Виноградов назвал биогеохимическими эндемиями, а районы их распространения - биогеохимическими провинциями. Биогеохимические эндемии чаще всего возникают от избытка или недостатка микроэлементов (10 единиц). Тяжелыми металлами называют те элементы, которые имеют атомную массу выше 50 единиц. Нередко считают, что тяжелые металлы неизбежно токсичны. Микроэлементы в больших количествах действительно токсичны. Но хорошо известно, что марганец, медь, цинк, кобальт, никель, молибден и другие тяжелые металлы в малых концентрациях необходимы растениям.

Неоднородность биосферы в наибольшей степени проявляется именно по содержанию тяжелых металлов. Диапазон содержания тяжелых металлов в природе очень велик.

Например, по данным В. В. Ковальского, в почвообразующих породах содержание меди различается в 34- 68 раз, цинка - в 25 - 170 раз, кобальта - в 2000 раз, марганца - в 20 раз, стронция - в 200 раз, молибдена - в 5 раз.

В минеральной пыли атмосферы на территории Средней Азии в марте-апреле содержание никеля менялось в 60 раз, титана - в 400 раз, цинка - в 100 раз, олова - в 200 раз (Ковальский, 1982).

В. В. Ковальский считал, что биосфера мрозаична и неоднородна. При этом живые организмы поглощают из среды все доступные химические элементы, образующие растворимые соединения, или активно превращают нерастворимые соединения в доступные формы.

В связи с этим В. В. Ковальский ставил вопрос о том, что химический состав организмов, несмотря на присущий им гомеостаз, должен меняться, организмы должны приспосабливаться. Отсюда возникает необходимость биогеохимического районирования биосферы. В. В. Ковальский предложил выделять следующие биосферные таксоны: регионы биосферы, субрегионы биосферы, биогеохимические провинции.

Таксоны 1-го порядка - регионы биосферы, имеют по протяженности признаки почвенно-климатических зон или их сочетаний, они учитывают особенности биогео химической пищевой цепи элементов питания, преобладающие реакции организмов на естественный химичес-кий состав среды или его техногенное изменение.

Таксоны 2-го порядка - субрегионы биосферы. Это, по сути, разделение регионов на части, характеризующиеся географической непрерывностью, но биогеохимически они могут быть и неоднородны.

Таксоны 3-го порядка - биогеохимические провинции

- это части субрегионов, отличающиеся определенными биогеохимическими, биохимическими, а иногда и морфологическими особенностями организмов. Термин «биогеохимическая провинция» был введен в науку в 1938 году А. П. Виноградовым.

Биогеохимическая провинция — это область на поверхности Земли, отличающаяся содержанием химических элементов в почвах, водах и других средах. Причем, содержание этих элементов может быть выше или ниже биологического оптимума.

В. В. Ковальский дал не только принципы разделения территории, но и составил ряд карт и картограмм различных уровней организации биосферы, в том числе карту биогеохимических зон и провинций СССР. На ней он выделил районы распространения ряда заболеваний человека и животных, обусловленных биогеохимическими свойствами почв, вод. Крупные биогеохимические зоны он разделил на биогеохимические провинции двух видов:

Зональные провинции, которые соответствуют общим зональным характеристикам, но отличаются друг от друга концентрациями и соотношением химических элементов.

Азональные провинции - признаки их не соответствуют общей характеристике зоны, как правило, это геохимические аномалии, связанные с рудопроявлением или техногенным загрязнением.

В настоящее время, когда природные и техногенные потоки веществ образуют единый технобиогеохимический поток, многие ученые объединяют биогеохимические, техногенные и геохимические аномалии в техно-биогеохимические провинции.

На территории СНГ выявлены и изучены биогеохимические провинции с дефицитом йода в почвах и кормах; дефицитом и избытком фтора в питьевой воде; избытком бора в кормах; избытком и дефицитом меди в почвах, дефицитом кобальта и т.д. Развивая это учение, В. В. Ковальский сформулировал понятие о геохимической экологии - разделе биогеохимии и экологии. Геохимическая экология изучает взаимодействие организмов и их сообществ между собой и с геохимической средой.

Вопрос 36.

Биогеохимические эндемии обусловлены избытком или недостатком тех или иных химических элементов в природной среде. Иногда это может быть прямое воздействие химического элемента, но в большинстве случаев эндемии связаны с нарушением соотношения содержания микроэлемента с другими химическими элементами. В настоящее время относительно хорошо изучено взаимное влияние следующих микроэлементов: I - Со - Сu - Мп; Сu - Mo - Pb; Ni - Сu; Мо - Сu.

Медь. В концентрациях свыше 60 х 10~4% токсична для живых организмов. Но есть культуры, нуждающиеся в повышенных количествах этого элемента. Так, чай может накапливать меди до 15 мг/кг сухого вещества. При недостатке меди (6 - 15 х 104%) нарушаются процессы метаболизма растений, они заболевают: свертываются и засыхают листья, задерживается развитие корневой системы, проявляется хлороз, у злаков - не фор-мируется колос, у фруктовых деревьев - желтеют листья. У животных наблюдаются анемии, заболевания костной системы. Однако при избыточных количествах меди также наблюдаются анемии, растет заболеваемость гемолитической желтухой, возможны поражения печени. Растения реагируют проявлением хлороза.

Цинк. В больших количествах (>7 х 10~3%) токсичен для растений, так как наблюдается угнетение процессов окисления. Недостаток цинка (3 х 10_3%) приводит к задержке или прекращению роста большинства растений. У фруктовых деревьев наблюдаются мелколи- стность, розеточность листьев и их опад. У цитрусовых

- пятнистость листьев, у кукурузы - хлороз, у томатов - мелколистность и скручивание листьев. Заболевают па-ракератозом свиньи.