Интенсивность биологического поглощения и концентрация

Концентрация зольных элементов в экваториальной растительности

Восточной Африки, % сухой массы (по В.В.Добровольскому, 1975)

Номер образ- ца	Химический элемент	«Чистая зола»	При- месь минеральных частиц
Si	А1	Fe	Mn	Ti	Ca	Mg	Na	P	S
	2,27	0,41	0,40	0,008	0,006	0,24	0,12	0,03	0,06	0,01	7,29	3,21
	0,05	0,01	0,02	0,001	0,001	0,29	0,02	0,01	0,02	0,04	0,79	0,40
	1,06	1,87	1,48	0,05	0,07	0,45	0,27	0,22	0,06	0,04	9,07	11,33
	0,69	0,01	0,08	0,02	0,001	0,08	0,08	0,05	0,08	0,06	6,32	0,68

Примечание. Образцы: 52 — разреженный травянистый покров низкотравной саванны с преобладанием представителей родов Sporobolus, Cynodon, Kyllinga, Северо-Западная Танзания; 76 — ствол Podocarpus, дождевой лес южного склона Килиманджаро, Танзания; 42 — лесная подстилка дождевого леса южного склона Килиманджаро, Танзания; 210 — стебли папируса (Cyperuspapyrus), пойма Белого Нила вблизи истока из озера Альберта, Уганда.

На основании имеющихся данных среднее значение суммы зольных элементов в биомассе постоянно влажного тропического леса принято равным 800 т/км², масса этих элементов, вовлекаемая в биологический круговорот, соответствует 150 т/км² в год. Для светлых лесов средние значения составляют соответственно 200 и 50.

Исходя из этих цифр определены ориентировочные значения масс рассеянных элементов, ежегодно вовлекаемых в биологический круговорот (табл. 14.2).

Таблица 14.2

Массы рассеянных элементов, вовлекаемые в биологический круговорот в тропических лесах, кг/(км² • год)

Химический элемент	Постоянно влажные тропические леса	Сезонно увлажняемые тропические леса и парковые саванны
Fe	600,0	200,0
Mn	615,0	205,0
Sr	105,0	35,0
Ti	97,0	32,0
Zn	90,0	30,0
Ba	67,0	22,0
Cu	24,0	8,0
Zr	22,0	7,5
Ni	6,0	2,0
Cr	5,2	1,7
V	4,5	1,5
Pb	3,7	1,2
Co	1,5	0,5
Mo	1,5	0,5
Sn	0,75	0,25
Ga	0,15	0,05
Cd	0,11	0,035
Средняя зольность, %	4,6	4,0-5,0
Захват суммы зольных элементов, т/(км^2 • год)

Уровни концентрации рассеянных элементов в почвообразую-щем субстрате разных районов тропической суши неодинаковы. Это отражается на содержании элементов в растениях. Например, в Восточной Африке в злаковых травах, собранных на площади распространения кристаллических пород докембрийского фундамента, концентрация меди равна 71×10^-4 %, в аналогичных травах на площади распространения вулканических лав — 120×10^-4 %. Концентрация цинка меняется от 120×10^-4 до 450×10^-4 %, титана — от 200×10-⁴ до 1800×10^-4 % соответственно.

В табл. 14.3 показано содержание рассеянных элементов в золе трав и ветвей деревьев (акаций) из саванн Восточной Африки. Тяжелые металлы сильнее аккумулируются в травах, барий и стронций — в деревьях. Концентрация последнего возрастает с усилением засушливости. В аридных районах Южной Танзании обнаружена концентрация стронция в золе ветвей баобаба около 4500 мкг/г, в ветвях акаций в 3 раза больше.

Таблица 14.3

рассеянных элементов в золе трав и деревьев саванн Восточной Африки (по В.В.Добровольскому, 1973)

Химический элемент	Концентрация, мкг/г	Коэффициент биологического поглощения
травы	Ветки акации	травы	ветви акации
Ti			од	0,03
Мn			1,9	0,9
V			0,3	0,2
Сг			0,2	0,08
Ni			0,6	2,0
Со			0,6	0,4
Сu			1,5	0,7
Рb			1,5	0,9
Zn			1,2	0,8
Mo			7,1	0,8
Nb			0,9	0,3
Zr			0,5	0,3
Ga			1,6	0,2
Sr			3,5	25,7
Ba			3,0	4,3

Надземная часть саванновых трав обладает высокой зольностью — от 6 до 10%, отчасти обусловленной примесью мелких частиц минеральной пыли, обнаруживаемой под микроскопом, а иногда и невооруженным глазом. Количество минеральной пыли составляет 2 — 3% от массы абсолютно сухого вещества надземной части трав. Примесь минеральной пыли сказывается на повышенной концентрации галлия, слабо поглощаемого растениями, но содержащегося в высокодисперсном глинистом материале, энергично переносимом ветром. Но даже после исключения нерастворимой силикатной пыли сумма зольных элементов в саванновых злаках в 2 раза больше, чем в злаках высокогорных лугов.

Наиболее активно в тропических биоценозах вовлекаются в биологический круговорот стронций, барий, марганец, цинк, медь молибден, никель независимо от их содержания в почвах и почвообразующих породах. Величина К₅ этих элементов, как правило, больше единицы. Слабо вовлекаются в биологическую миграцию бериллий, цирконий, титан, ванадий. Эти общие черты неодинаково проявляются в разных ландшафтах. Интенсивность поглощения марганца и цинка травянистой растительностью горно-луговых ландшафтов Килиманджаро, располагающихся выше 3 тыс. м над уровнем моря, больше, чем поглощение травянистой растительностью светлых лесов и саванн плато Танганьики. В свою очередь, травянистая растительность саванн более интенсивно поглощает медь, никель и особенно молибден, К₅ которого превышает 7. Относительно высокая величина К₅ галлия, ниобия и некоторых других элементов в саванновых травах, возможно, связана с постоянным налетом тонкой силикатной пыли. Деревья горного постоянно влажного, «туманного леса» Килиманджаро более интенсивно поглощают тяжелые металлы (марганец, цинк, медь, свинец) по сравнению с деревьями сухих лесов плато Танганьики, где наиболее активно аккумулируется стронций.

Биологический круговорот элементов в тропических сухих лесах и саваннах. Немецкий геоботаник Г.Вальтер (1968) справедливо обратил внимание на неопределенность термина «саванна». Этим термином обозначают многочисленные варианты растительности тропического пояса, состоящей из самых разнообразных сочетаний деревьев, кустарников и трав. К саваннам относят небольшие светлые леса, чередующиеся с открытыми пространствами, покрытыми травянистой растительностью. Такие ландшафты существуют в условиях смены периода хорошего атмосферного увлажнения и сухого периода, не превышающего 4 мес. Вместе с тем к саваннам относят сильно засушливые территории с сухим периодом, продолжающимся 7—10 мес. В таких условиях не только деревья, но и многие травы не могут существовать, растительность представлена преимущественно зарослями колючих кустарников, находящихся большую часть года без листьев для уменьшения транспи-рации. По существу термином «саванна» обозначают тропические и субтропические лесостепи, существующие в широком интервале атмосферного увлажнения — от 200 — 300 до 1000 мм/год и более.

Количественное определение биомассы продукции и опада растительности саванн связано со значительными методическими трудностями. Поэтому большой интерес представляют результаты детального изучения биогеохимии засушливой саванны на западе Индии (Родин Л.Е. и др., 1977).

Изученная область известна под названием пустыни Тар и представляет собой низменную аллювиальную равнину, образованную рекой Инд. Количество осадков в пределах области меняется от 200 до 600 мм/год. Растительность представлена редкостоящими деревьями (виды Acacia, Prosopis spicigera, Salvadora persica), кустарниками и злаковыми травами. На песчаных отложениях деревья отсутствуют и ландшафт приобретает облик пустыни. Опус-тыненность территории является результатом влияния человека. В 326 г. до н.э., когда армия Александра Македонского подошла к Инду, здесь существовали садовые леса, от которых в настоящее время не осталось и следа.

Структура массы растительности сухой саванны показана в табл. 14.4. Из приведенных данных следует, что биомассу растительности саванны, равную 2680 т/км², составляют преимущественно деревья. Деревьям принадлежит 60 % всей корневой массы и 98 % надземной массы растительного сообщества саванны.

В то же время основную часть ежегодной продукции сообщества обеспечивают травы. В общей массе продукции сообщества на долю трав приходится 76 % прироста зеленых органов растений и 83 % прироста корней. Следовательно, главное значение в вовлечении масс химических элементов в биологический круговорот в экогеосистемах тропической лесостепи (саванны) имеет травянистая растительность.

Таблица 14 4

Дата добавления: 2014-11-20