Вміст зольних елементів у живій речовині – біогеохімічна ознака органічної речовини, бо сума зольних елементів – складний результат взаємодії організму з літосферою Землі

Концентрація (або вміст) хімічних елементів у біологічних об`єктах здатна суттєво змінюватись в залежності від середовища знаходження, стадії розвитку організму та форми органічної тканини.

При розрахунках кларків живої речовини Землі враховується співвідношення видового складу живих організмів (вищі рослини за масою переважають над нижчими; в океані живої органічної речовини менше, ніж на суші).

У фітомасі континентів 60% приходиться на вуглеводи, 30% - лігнін, 5%- білки та ліпіди. Вважається, що біомаса тварин Землі складає менше 1% від біомаси рослин. Об`єм фітомаси Землі за період активного впливу людини скоротився на 25%.

Теоретичні та методичні основи вивчення хімічного складу живої речовини закладено О.П.Виноградовим.

Хімічний склад рослинного шару Землі за дослідженнями у сирій масі рослин суші на 99,7% (за А.В.Виноградовим, 1954р) та 98,77% (за Е.О.Романкевичем, 1988р) або 99,9% в перерахунку на зол у складається з 14 головних елементів – вуглець, кисень, водень, азот, сірка, свинець, кальцій, калій, магній, натрій, хлор, алюміній, залізо, кремній.

Частину менше 1% складають 70 хімічних елементів у розсіяному стані, відносний вміст яких вимірюється у n*10^-4 % їх біомаси. За масою у рослинах суші містяться Mn, Sr, Zn, Ti, B, Cu.

Хімічний склад живої речовини океану відрізняється високим вмістом води (близько 80%), азоту, сірки та зольністю, що досягає 40-50% сухої біомаси.

Вміст всіх хімічних елементів тут значно вище, особливо для фотосинтезуючих продуцентів - натрій, магній, хлор, сірка з головних та йод, бром, кадмій, цинк, срібло, ванадій з розсіяних.

Маса живої речовини океану становить менш 1 % маси рослинності Світового суходолу. Особливість структури живої речовини океану в тому, що маса консументів перевищує масу продуцентів — фотосинтезуючих організмів. Згідно з даними Е. А. Романкевича (1988) сумарна маса тварин і бактерій Світового океану близька до 4,5- 10⁹ т, маса рослин — 3,5× 10⁹ т. Переважну частину маси продуцентів океану становить фітопланктон.

Хімічний склад живої речовини суходолу й океану неоднаковий. Жива речовина океану відрізняється більш високим вмістом води (близько 80 %), азоту й сірки, а також значно більшим вмістом зольних елементів, що становлять 40 — 50 % від сухої біомаси.

Середні значення концентрації хімічних елементів у живій речовині океану остаточно не визначені. За даними А.Романкевича (1988) середні значення головних елементів наступні (у відсотках сухої маси): С - 50,1; Н - 7,4; О - 29,1; N – 10,4; S – 2,0. Згідно Х.Боуэну в сухій біомасі водоростей міститься (у відсотках сухої маси): К — 5,20; Na — 3,30; Si – 2,0; S – 1,20; Са – 1,00; Mg – 0,52; С1- 0,47; Р – 0,35.

Таким чином, у рослинах океану в порівнянні з рослинністю суши значно вище концентрація майже всіх головних зольних елементів, особливо натрію й магнію, а також хлору й сірки.

Ще помітніше виражене перевищення концентрації багатьох розсіяних елементів. Так, у фотосинтезуючих організмах океану в сотні раз вище концентрація иоду й брому, у десятки раз — деяких важких металів (кадмію, цинку, ртуті, свинцю, ванадію й ін.) і близьких їм полівалентних елементів (миш'яку).

Сьогодні ми маємо розрахунки середнього вмісту 44 елементів у надземних рослинах за Д.П.Малюгою, О.І.Перельманом та П.Л.Кенонном.

Хімічний склад кожногоконкретного організму відрізняється від середніх показників хімічного складу живої речовини.

Ці відхилення обумовлені наступними факторами:

1. особливостями геохімічного середовища(хімічного складу компонентів довкілля).

2. біологічними властивостями організмів.

3. властивостями хімічних елементів, що поглинаються.

1. Хімічний склад живої матерії залежить від хімічного складу компонентів довкілля.

За О.П.Виноградовим: концентрація хімічних елементів у живій речовині прямо пропорційна їх вмісту у середовищі знаходження із врахуванням розчинності сполук.

У 40-50х роках він досліджував елементний склад тварин та рослин та середовища їх знаходження.

Він відмічав велику різницю між величезними концентраціями Al, Si, Ti у земній корі та живій речовині. Причину цього він бачив у тому, що ці елементи входять до складу важкорозчинних сполук.

Навпаки С, I, N, P, K, Ca, Na легко утворюють газові та водорозчинні сполуки – при низьких концентраціях у довкіллі вони накопичуються в організмах за рахунок високої рухомості.

Всі живі організми за О.П.Виноградовим на 99% складаються з 12 найбільш розповсюджених елементів – з перших 20 елементів таблиці Менделєєва.

Це головні “структурні” елементи, що у великій кількості знаходяться у біосфері.

Крім них є мікроелементи – з 92 елементів 81 елемент знайдений в організмі людини (за А.П.Авциним), 15 з яких є есенціальними, тобто життєво необхідними, а 4 – кандидати на есенціальність (Cd, Pb, Sb, Rb).

2. Часто хімічний склад рослини визначається біологічними особливостями виду (роду…) й фізіологічною роллю цього елемента.

Геохімічне середовище при цьому не є лімітующим чинником і тому в рослині спрацьовують механізми регуляції поглинання елемента. Велику роль при цьому відіграє присутність у середовищі інших елементів, їх кількісне співвідношення й взаємини.

Ковалевский розділив рослини за типом поглинання хімічних елементів на безбар’єрні й бар'єрні.

У золі безбар'єрних рослин вміст елементу росте пропорційно вмісту його в середовищі (у ґрунті).

Дата добавления: 2014-01-04