Массы тяжелых металлов и стронция, вовлекаемые в биологический круговорот в мангровых зарослях

Растительности островов Индийского океана, мкг/г золы

Концентрация тяжелых металлов и стронция в мангровой

(по В.В.Добровольскому, 1990)

Растительное сообщество	Химический элемент
Fe	Мn	Zn	Сu	Рb	Ni	Sr
Мангры коралловых островов
Rhizophora mucronata: о. Северный Пуавр, листья и тонкие ветви	126,3	36,8	28,4	18,4	0,0	5,0	1200,0
о. Южный Пуавр, листья и тонкие ветви	162,5	25,0	50,0	35,0	8,8	8,1	2000,0
о. Северный Фаркуар, листья	86,6	13,8	42,0	15,8	6,9	6,0	1333,0
о. Северный Фаркуар, тонкие ветви	76,9	32,0	60,0	36,0	6,4	2,5	3200,0
Мангры силикатных островов
Rhizophora mucronata: о. Силуэт, листья и тонкие ветви	357,1	71,4	45,3	10,7	0,7	3,8	793,0
Bruguiera gymnorhiza: о. Силуэт, листья и тонкие ветви	437,5	306,2	70,0	20,6	2,5	0,9	963,0

Полученные данные о зольности вегетативных органов мангровых растений и концентрации в них тяжелых металлов позволяют в первом приближении оценить значения масс тяжелых металлов, захватываемых мангровыми фитоценозами на протяжении года. Наименьшая зольность свойственна ризофорам как «авангарду» мангровых сообществ — 10— 12 %. Учитывая более высокие значения зольности других мангровых деревьев и кустарников, можно считать, что среднее значение зольности вегетативных органов мангровой растительности составляет 10 — 20% от массы сухого растительного вещества.

Сумма зольных элементов, вовлекаемых в биологический круговорот в манграх, определенная на основании данных ученых США Д.Пула, А.Луго и С.Снедакера (1975) и результатов наших исследований, составляет от 8 до 30 ц/га в год, в среднем около 19 ц/га или 190 т/км² в год. Результаты расчетов массы элементов, захватываемые на протяжении года в биологический круговорот, приведены в табл. 14.8. Средние значения концентрации элементов в золе рассчитаны для мангров, растущих на коралловых рифах и вследствие этого содержащих минимально возможные количества тяжелых металлов.

Мангры с единицы площади захватывают весьма большую массу зольных элементов, соизмеримую смассой, захватываемой тропическим лесом. Но соотношение масс элементов в продукции тропического леса и мангровых зарослей сильно различается. Мангры, растущие на коралловых рифах, захватывают значительно меньше железа и марганца. Массы других тяжелых металлов различаются не так сильно.

Особое место занимает стронций, масса которого в годовой продукции мангров в несколько раз больше, чем в продукции влажного тропического леса.

Таблица 14.8

Химический элемент	Средняя концентрация в золе, мкг/г	Захватываемая масса, кг/(км^2 • год)
Fe		21,5
Мn		5,1
Zn		8,5
Сu		4,9
Рb	4,7	1,4
Ni	5,4	1,0
Sr	1920,0	367,0

Поглощаемые деревьями металлы аккумулируются преимущественно в листьях и удаляются по мере их отмирания. Процессы преобразования продуктов растительного опада и почвообразования в мангровых ландшафтах весьма специфичны. Часто деревья растут непосредственно на плотных рифовых известняках, поверхность которых лишена рыхлых образований. В тех случаях, когда имеются карбонатные или карбонатно-глинистые илы, формируются почвы с очень слабо дифференцированным профилем. В нем обычно выделяется только один гумусовый горизонт мощностью от нескольких до 10 см. В микробиологических процессах, протекающих в мангровых почвах, важную роль играют сульфат -редуцирующие бактерии. В условиях неглубокого расположения уровня морской воды (10—15 см) и отсутствия ежесуточных приливов на поверхности почвы образуется маломощный торфянистый горизонт. Примером может служить низменная прибрежная равнина обширного мелководного залива Батабано в юго-западной части Кубы.

Весьма своеобразен состав органического вещества мангровых почв. Содержание гумуса редко превышает 1 % от сухой почвенной массы и лишь в торфянистом горизонте составляет 5 % и более. Большая часть органического вещества мангровых почв представлена устойчивым к разрушению мелким растительным детритом. Количество детрита возрастает с уменьшением размера гранулометрических фракций и в карбонатных мангровых почвах среди частиц < 0,01 мм он составляет больше 95 %. Активные соединения гумуса, извлекаемые экстракцией 0,1 н. раствора NaOH, составляют 10 — 20 % от общего количества органического вещества. В то же время независимо от общего содержания органического вещества в верхнем горизонте почвы легкорастворимые фульватные соединения преобладают над гуматными. Отношение углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот наиболее низкое в почвах, образованных на глинистых илах.

Фульвокислоты быстро нейтрализуются карбонатами, о чем свидетельствует увеличение значения рН водной экстракции от 7,2 — 7,7 в гумусовом горизонте до 8 и более на глубине 10 — 20 см. Носитель основной массы металлов, находящихся в карбонатных мангровых почвах, — дисперсный органический детрит. Часть металлов, освобождаясь при разложении детрита, связывается с водорастворимыми фульвокислотами и выносится из гумусового горизонта до глубины 15 — 20 см. Дальнейшее вымывание затрудняется нейтрализацией фульвокислот и образованием нерастворимых в воде фульватов кальция.

Завершая обзор биогеохимии мангров, следует отметить, что они играют роль биогеохимических фильтров, регулирующих сток химических элементов с побережий в океан. Этим обусловлены главные биогеохимические особенности мангров — их высокая продуктивность и вовлечение в биологический круговорот значительных масс тяжелых металлов и стронция. Величина концентраций железа и стронция в вегетативных органах мангровых деревьев служит индикатором карбонатного или силикатного состава пород, слагающих острова и побережья.

Рекомендуемая литература

Вальтер Г. Растительность Земного шара. — М.: Прогресс, 1968.

Добровольский В. В. Геохимические особенности экваториальных ландшафтов Африки // Геохимия ландшафтов. — М.: Изд-во МГУ, 1975. — С. 110-132.

Контрольные вопросы

1. Дайте оценку распределения живого вещества на территории тропического пояса в связи с разной степенью атмосферного увлажнения.

2. Каковы главные черты структуры биомассы и годовой продукции | в тропических лесах?

3. В чем заключается главная биогеохимическая особенность циклического массообмена тропического леса?

4. Сопоставьте роль бореальных и тропических лесов в глобальном круговороте масс углерода и кислорода.

5. Каковы отличительные особенности тропических почв, содержащих длительную историю развития педосферы тропической суши?

6. Какие миграционные формы металлов преобладают в речном стоке тропического пояса?

7. В чем заключается биогеохимическая специфика мангров?

Дата добавления: 2014-11-20