Химических элементов растительностью Мировой суши

Захват и интенсивность биологического поглощения главных

Элементов

Биологический круговорот химических

Живое вещество постоянно находится в состоянии самообновления. Возобновляются отмирающие клетки и ткани; одни поколения организмов сменяются другими. Жизнь циклична по своей природе. Цикличность процесса жизни особенно наглядно проявляется в динамике высших растений, образующих основную массу живого вещества Ежегодное отмирание и возобновление растительности сопровождается циклической миграцией огромных масс химических элементов. Наиболее важной стороной геохимической деятельности растений является синтезирование органического вещества и вследствие этого перераспределение газов на поверхности Земли. Одновременно в миграцию вовлекаются многочисленные химические элементы из почвы, остающиеся после сжигания в составе золы Циклическая миграция зольных элементов в системе почва — растения, открытая Ю.Либихом, получила название биологического круговорота.

Годовой прирост растительного покрова Мировой суши до нарушения его человеком оценивается в 172×10⁹ т сухого органического вещества. Исходя из имеющихся данных, можно определить количество главных элементов, ежегодно захватываемых наземной растительностью. Среднепланетарные показатели нивелируют значительные колебания концентрации, которые обнаруживаются в многообразных растительных объектах. Цель таких расчетов — оценить порядок масс разных химических элементов, вовлекаемых в годовой глобальный биологический цикл. Результаты приведены в табл. 2.4 в двух вариантах: в расчете на суммарную площадь суши (за исключением площадей, занятых ледниками, абсолютными пустынями и внутриконтинентальными водами) и на площадь в 1 км² этой территории.

Общая масса зольных элементов, ежегодно вовлекаемая в биологический круговорот на суше, составляет около 8 млрд т. Это в несколько раз превышает величину ионного стока с континентов или массу продуктов извержений всех вулканов мира на протяжении года. Биологический круговорот кальция и калия на суше превышает 1 млрд т каждого, кремния, фосфора, серы, магния, натрия, хлора измеряется сотнями миллионов тонн в год.

Значительная часть данных о содержании рассеянных химических элементов в растениях относится к их ежегодно возобновляемым и отмирающим органам: надземной части травянистых растений, молодым побегам, листьям и хвое деревьев и кустарников

Таблица 2.4

Химический элемент	Концентрация в сухой фитомассе, % (по X Боуэну, 1966)	Захват приростом растительности	Коэффициент биологического поглощения
на всей площади суши, 1 10^s т/год	на 1 км^2, т/год
N	2,00	3450 (2587)	28,78(21,5)	—
Са	1,80	3105(2329)	25,9(19,4)	14,4
К	1,40	2415(1801)	20,1 (15,0)	10,4
Si	0,50	862 (840)	7,2 (7,0)	0,3
S	0,34	586 (440)	4,9 (3,6)	170,0
Mg	0,32	552(414)	4,6 (3,5)	5,3
P	0,23	397 (297)	3,3(2,5)	57,3
С1	0,20	345(259)	2,9(2,1)	235,3
Na	0,12	207(145)	1,7(1,2)	1,0
А1	0,05	86 (65)	0,7 (0,5)	0,1
Fe	0,02	34(26)	0,3 (0,2)	0.1

Примечание В скобках указана масса элементов, захватываемая природной растительностью, уменьшенной на 25 % под воздействием хозяйственной деятельности людей

Вместе с тем из-за нестандартизованных приемов отбора проб и подготовки их к анализу, разных методов анализа обширная аналитическая информация с трудом поддается обобщению, поэтому средние значения концентраций рассеянных элементов в ежегодном приросте растительности континентов следует рассматривать как ориентировочные, которые должны в дальнейшем корректироваться. Приведенные в табл. 2.5 данные отражают уровень знаний о содержании рассеянных элементов в приросте растительности Мировой суши и могут использоваться для теоретических расчетов и эколого-биогеохимических прогнозов.

Как следует из приведенных данных, растительность поглощает рассеянные элементы не пропорционально их содержанию в земной коре. Г.Хатчинсон (1943) высказал предположение, что аккумуляция элементов в растениях определяется величиной ионных отенциалов элементов. Ионный потенциал, равный отношению аряда (валентности) иона к его радиусу, характеризует плотность заряда на поверхности иона и степень его гидратируемости, или растворимости в воде. Согласно Г.Хатчинсону элементы с низкими ионными потенциалами, образующие хорошо растворимые катионы, и с высокими потенциалами, образующие хорошо растворимые анионы, легко поглощаются растениями. Углубленное изучение проблемы показало, что легкорастворимые соединения могут легко поступать в растения, но их закрепление в фитомассе прямо не зависит от величины ионного потенциала.

Таблица 2.5

Дата добавления: 2014-11-20