WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 37 |

Биогеохимическая оценка содержания тяжелых металлов в сосновых борах семипалатинского прииртышья

-- [ Страница 4 ] --

Специфическое влияние на мобильный фонд микроэлементов в почве оказывают органические удобрения. В течение первого года после их внесения может наблюдаться уменьшение концентрации в почве подвижных соединений микроэлементов, что обусловлено поглощением их органическим веществом и переводом в трудно растворимое состояние. В дальнейшем по мере минерализации органических веществ подвижность микроэлементов, как правило, возрастает [31, 48-50].

Практически во всех элементарных почвенно-биологических процессах, прямо или косвенно влияющих на подвижность микроэлементов и их доступность растениям, участвуют микроорганизмы. В качестве важнейших процессов выделяют разложение растительного опада, образование гумусовых веществ, разложение гумуса, деструкцию минералов почвообразующей породы и новообразование минералов. Главная роль в пополнении запасов микроэлементов в почве и изменении ее физико-химических свойств принадлежит биохимической деструкции минералов. Выделяют два основных вида воздействия. Низкая активность катионов кальция в растворах кислых почв отрицательно сказывается на интегральной целостности мембран, нативности многих метаболических процессов, что приводит к появлению симптомов кальциевой недостаточности у растений, а также к избыточному накоплению в них микроэлементов. В почве подвижность микроэлементов зависит от их взаимодействия с гуминовыми веществами. Реакционная способность гуминовых веществ определяется разнообразными функциональными группами в их составе.

Специфическое влияние на мобильный фонд микроэлементов в почве оказывают органические удобрения. В течение первого года после их внесения может наблюдаться уменьшение концентрации в почве подвижных соединений микроэлементов, что обусловлено поглощением их органическим веществом и переводом в труднорастворимое состояние. В дальнейшем по мере минерализации органических веществ подвижность микроэлементов, как правило, возрастает [199].

1.3 Геохимические особенности содержания и распределения Согласно современным представлениям биота формирует и контролирует в биосфере потоки вещества и энергии, обеспечивая постоянство параметров окружающей среды [243, 245, 247, 249, 253]. При этом популяции живых организмов различных трофических уровней активно участвуют в стабилизации среды, выступая как в роли своеобразных геохимических барьеров, так и в качестве накопителей химических элементов в трофических цепях экосистем. Первичным, наиболее функционально значимым фактором участия живого вещества в глобальном и региональном обмене вещества и энергии выступают различные фитоценозы, оперативно вовлекающие химические элементы из почвы в биогенные циклы. Вместе с тем растительные организмы первыми реагируют на химическое воздействие, проявляя морфологическую и функциональную специфику, и, как следствие, изменяя видовой состав фитоценозов. Если наличие постоянной интенсивности биогеохимических циклов в естественных, не измененных антропогенной деятельностью биогеоценозах следует рассматривать в качестве необходимого фактора, обеспечивающего их стабильное функционирование, то деформация этих циклов при химическом загрязнении среды - проявление дестабилизирующих процессов. Таким образом, участие растительности в формировании биогенных циклов, в конечном счете, определяется не только уровнем химического загрязнения среды (прежде всего почвы) и особенностями накопления химических элементов разными видами растений, но и составом сообщества и его обилием [22].

Поглощая химические элементы из почвы, почвообразующих пород, грунтовых вод и атмосферы, растения перемещают их из одних объектов ландшафта в другие, резко изменяя скорость их кругооборота в природе. Кроме того, огромная преобразовательная роль растений заключается в том, что они изменяют формы нахождения элементов в окружающей среде [185, 190].

В большинстве случаев скорость поглощения элементов положительно коррелирует с содержанием их доступных форм. На эту главную закономерность оказывают влияние ряд факторов: 1) реакция среды; 2) концентрация кальция, магния и других ионов; 3) такие свойства почвенной среды, как температура, аэрация, окислительно-восстановительный потенциал; 4) вид растения и стадия его развития. Поэтому зависимость между степенью загрязнения почвы тяжелыми металлами и интенсивностью их поступления в растения является сложной и не носит функционального характера. Объясняется это тем, что не все растения обладают одинаковой способностью накапливать тяжелые металлы. Это свойство связано с наличием у растений в разной степени выраженности различных физиолого-биохимических защитных механизмов, препятствующих поступлению токсичных элементов [177].

Изучение элементного химического состава растений является необходимым при биогеохимических исследованиях. Анализ литературных данных показал, что химический состав растений изучен достаточно хорошо. Установлена способность растений поглощать из окружающей среды, в больших или меньших количествах, практически все известные химические элементы [99]. Определнный интерес могут представлять данные о биоаккумуляции тяжелых металлов в различных типах фитоценозов, так как известно, что растительность суши играет очень важную роль в перераспределении химических элементов между отдельными блоками биосферы. Особое значение в этом процессе придатся лесным ландшафтам. Показано, что концентрация тяжелых металлов в лесных подстилках выше, чем в живых растениях. Следовательно, помимо резерва элементов в живой фитомассе, в лесных ландшафтах имеется их большой запас в органических веществах лесной подстилки [217, 273].



Основа элементного химического состава растений заложена на ранней стадии возникновения жизни и сохранена до сих пор. А.П. Виноградов [42, 43], пришел к заключению, что пригодные для жизни, широко распространенные, или имеющие большую подвижность элементы или обладающие специфическими свойствами, стали полезными для процессов обмена. Биофильность химических элементов определялась концентрацией их ионов в первобытной морской воде, где согласно современным представлениям зародилась жизнь.

В группу с наибольшей концентрацией попадают все основные элементы биофилы Н, О, Na, CI, Mg, S, К, С, N. Элементы с меньшими концентрациями Br, Si, F, Р, I входят в группу биоэлементов специализированных органов. При еще меньших концентрациях, Мо, Сu, Zn, Fe, Mn, Co, были использованы зарождающейся жизнью как катализаторы [86]. На разных этапах эволюции, сопряжено с изменениями в составе биосферы, изменялась металлопоглощающая способность растений, поэтому возникшие в разное время типы растительных организмов характеризуются разным содержанием элементов [99].

Живое вещество неоднородно по своему составу, что обусловлено дифференцировкой способности к накоплению и перераспределению элементов для разных видов, частей, тканей, спецификой физиологических реакций организма и внутренних факторов его развития, абиотическими факторами экосистемы, в которую он входит и рядом других причин [226].

Все живые организмы выполняют концентрационную функцию, которая неразрывно связана с нахождением элементов в среде обитания. Эта неразрывность связи была доказана еще в 30-е годы 20 века в работах А.П. Виноградова [42, 43]. Химический состав растений, как известно, отражает элементный состав почв. В своей жизнедеятельности растения контактируют только с доступными формами тяжелых металлов, количество которых, в свою очередь, тесно связано с буферностью почв. Однако способность почв связывать и инактивировать тяжелые металлы имеет свои пределы, и когда они уже не справляются с поступающим потоком металлов, определенное значение приобретает наличие у самих растений физиолого-биохимических механизмов, препятствующих их поступлению. Механизмы устойчивости растений к избытку тяжелых металлов могут проявляться по разным направлениям: одни виды способны накапливать высокие концентрации металлов, но проявлять к ним толерантность; другие стремятся снизить их поступление путем максимального использования своих барьерных функций. Для большинства растений первым барьерным уровнем являются корни, где задерживается наибольшее количество тяжелых металлов, следующий – стебли и листья, и, наконец, последний – органы и части растений, отвечающие за воспроизводительные функции (чаще всего семена и плоды, а также корне- и клубнеплоды и др.) [102, 243, 249].

На транслокацию тяжелых металлов из почвы в растения огромное влияние оказывают экзогенные факторы [51, 107, 175, 229, 297], но обычно 5-7 факторов (императивных) позволяют объяснить процесс аккумуляции на 95%, остальные – «экологический шум», вносящий незначительное возмущение в действие императивных факторов [274].

К числу императивных факторов металлоаккумуляции относятся:

1) Механический состав почв, оказывающий прямое влияние на закрепление и высвобождение металлов. В более тяжелых почвах существует большая опасность адсорбции растениями избыточного (токсического) количества металлов. По данным А.А. Шинкарева [298], закреплению тяжелых металлов в дерново-подзолистой почве благоприятствует повышенное содержание частиц мельче 0,01 мм.

2) Органическое вещество почвы, которое может образовывать с тяжелыми металлами сложные комплексные соединения. В почвах с высоким содержанием гумуса металлы менее доступны для поглощения растениями. Ряд органических соединений почв способны хелатировать элементы питания. В результате увеличивается доступность одних элементов (Со и Сu) и уменьшается доступность других (Zn) [100, 101].

3) Обменная емкость катионов – фактор, зависящий в основном от содержания и минерального состава глинистой фракции и содержания органического вещества. Чем выше обменная емкость катионов, тем больше металлоудерживающая способность почв.

4) Содержание карбонатов в почве. С карбонатами может связываться от до 60% валового содержания металлов в почвах [4]. В связи с этим в карбонатных почвах большая часть тяжелых металлов становится недоступной растениям.

5) Содержание фосфата в почве. С увеличением концентрации фосфата в почвенном растворе свыше 10-6 М уменьшилась токсичность металлов (в частности свинца) для культурных растений и его поступление в корни, и надземную часть [85, 124, 322].

6) Взаимодействие металлов. Сильно загрязненные почвы часто содержат смеси металлов. Отклонение концентрации одного элемента на 30-100% от оптимального его содержания в субстрате ведет к изменению поглощения растением других элементов [14, 158, 263, 277, 290]. Антагонизм может проявляться как между отдельными металлами (Fe, Mn), так и между ними и макроэлементами Ca, Mg, K, P, N. Синергизм и антагонизм могут изменяться в зависимости от уровня содержания элементов в среде и в растении, рН среды, соотношения элементов, температуры среды, вида растения [5].

7) рН почвенного раствора. Значение рН особенно велико в случае кислых почв. В кислой среде увеличивается транслокация форм Fe, Mn, Co, Cu и уменьшается количество доступных форм Mo, V. Поглощение анионов, как привило, усиливается при подщелачивании растворов. С повышением рН наиболее сильно тормозится поглощение Mn, Co, Zn, в меньшей степени Cu, Fe, Mo (Б.А. Ягодин, 1989а). Внесение извести уменьшает доступность для растений Fe, Zn, Ni, Cu, Co, Mn и некоторых других металлов [101].

8) Содержание воды. Избыток воды в почве благоприятствует появлению в ней металлов с низкой валентностью (Zn, Co, Cu, и др.) в более растворимой форме. Накопление в растениях закисных ионов Fe2+ и Mn2+ в этом случае может достигнуть токсического уровня [229, 318].



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 37 |
 

Похожие материалы:

« САМБУУ Анна Доржуевна СУКЦЕССИИ РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ В ТРАВЯНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ ТУВЫ 03.02.01 – Ботаника 03.02.08 – Экология Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук Научный консультант – доктор биологических наук, профессор А.А. Титлянова Кызыл – 2014 СОДЕРЖАНИЕ Введение ……….…….………………….…………………….…………… 4 Глава 1. Физико-географические условия района исследования ……. 9 1.1. Географическое положение, геологическое строение и рельеф 9 1.2. Гидрография и ...»

« НЕСТЕРЕНКО СТАНИСЛАВ ВЛАДИМИРОВИЧ ЭКОЛОГО-ФАУНИСТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МУХ-ЛЬВИНОК (DIPTERA, STRATIOMYIDAE) СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО КАВКАЗА И КРЫМА Специальность 03.02.05 – энтомология Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент С.Ю. Кустов Краснодар 2014 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ 4 1 Аналитический обзор литературы 11 1.1 Положение Stratiomyidae в системе отряда Diptera 11 1.2 Морфологическая характеристика ...»

« Фисунов Глеб Юрьевич Функциональная геномика микоплазм при адаптации к стрессовым условиям внешней среды 03.01.04 – Биохимия 03.01.03 – Молекулярная биология Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук Научный руководитель: д.б.н., профессор, член-корр. РАМН Говорун Вадим Маркович Москва – 2014 2 Оглавление Оглавление 1. Введение 1.1 Научная новизна и значимость работы 1.2. Цели и задачи 1.3. Обзор литературы Молекулярные системы бактерий, участвующие ...»

« Байгильдина Асия Ахметовна ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА И СТРУКТУРНОФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЭНДОТЕЛИЯ ПРИ ГЕМОРРАГИЧЕСКОЙ ЛИХОРАДКЕ С ПОЧЕЧНЫМ СИНДРОМОМ 03.01.04 – биохимия Диссертация на соискание ученой степени доктора медицинских наук Научный консультант: доктор медицинских наук, профессор Камилов Феликс Хусаинович Новосибирск 2014 2 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ…………………………………………………….5 ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………6 ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………….20 1.1. Характеристика ...»

« Егоров Максим Владимирович Состояние сердечно-сосудистой системы и механизмы его регуляции при искривлениях позвоночного столба у девушек 15-16 лет 03.00.13. – Физиология ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор Быков Е.В. Челябинск – 2006 2 СОДЕРЖАНИЕ Список использованных сокращений….……………….……………4 ВВЕДЕНИЕ………………………………………….………………5 Глава I Современные взгляды на функциональное состояние ...»

« Пильганчук Оксана Александровна ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА НЕРКИ, ONCORHYNCHUS NERKA (WALBAUM), ПОЛУОСТРОВА КАМЧАТКА 03.02.07 – генетика Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель: кандидат биологических наук Н.Ю. Шпигальская Петропавловск-Камчатский – 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………….4 ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………….….10 Ареал, краткая биологическая характеристика и внутривидовая 1.1. организация ...»

« Бабин Константин Александрович ОСОБЕННОСТИ ОБМЕНА БИОГЕННЫХ АМИНОВ И СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ ПРИ АЛКОГОЛЬНОМ ДЕЛИРИИ С СОПУТСТВУЮЩИМ ВИРУСНЫМ ГЕПАТИТОМ С 03.01.04 – биохимия Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор В.Э.Цейликман Челябинск - 2014 2 Оглавление Введение Глава 1 Обмен биогенных аминов и состояние свободнорадикального окисления при алкогольном делирии и вирусном гепатите С ...»

« МИНАЙЧЕВА Лариса Ивановна ГЕНЕТИКО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВРОЖДЕННЫХ ПОРОКОВ РАЗВИТИЯ В СИБИРСКИХ ПОПУЛЯЦИЯХ: МОНИТОРИНГ, МЕДИКО-ГЕНЕТИЧЕСКОЕ КОНСУЛЬТИРОВАНИЕ, ДИСПАНСЕРИЗАЦИЯ 03.02.07 - генетика Диссертация на соискание ученой степени доктора медицинских наук Научный консультант: доктор медицинских наук, профессор Л.П.Назаренко Томск - 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Стр. Список условных сокращений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ВВЕДЕНИЕ . . . ...»

« Гусева Ольга Геннадьевна Напочвенные хищные жесткокрылые и пауки в агроландшафтах Северо-Запада России Шифр и наименование специальности: 03.02.05 – энтомология Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук Санкт-Петербург 2014 2 Содержание Стр. Введение ………………………………….…………………………….4 Глава 1. Обзор литературы Напочвенные хищные жесткокрылые и пауки в различных 1.1. агроландшафтах Значение напочвенных хищных жесткокрылых и пауков как 1.2. энтомофагов Питание ...»

« МЕЙСУРОВА Александра Федоровна БИОМОНИТОРИНГ АТМОСФЕРНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИК СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ИНДИКАТОРНЫХ ВИДОВ ЛИШАЙНИКОВ (НА ПРИМЕРЕ ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ) Специальность 03.02.08 – экология Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук Научный консультант: доктор химических наук, профессор кафедры физической химии ФГБОУ ВПО Тверской государственный университет Пахомов Павел Михайлович Тверь-2014 1 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ Глава 1. ОСНОВНЫЕ ...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.