Химический состав отдельных организмов

Химический состав организмов зависит от их природы (систематического положения) и геохимических особенностей ландшафта. Живое вещество, особенно растения, является биогеохимическим барьером, на котором концентрируются воздушные и другие мигранты.

ОСВР = С_l/C_т.

По значениям ОСВР выделяют растения-концентраторы (более 2,5) и растения-деконцентраторы (менее 0,4):

25-400 и более – интенсивные концентраторы;

4,0-25,0 – умеренные концентраторы;

2,4-4,0 – слабые концентраторы;

0,4-0,25 – слабые деконцентраторы;

0,25-0,04 – умеренные деконцентраторы;

0,04-0,0025 – интенсивные деконцентраторы.

Химический состав разных органов растений также не одинаков. Например, наиболее высоко содержание металлов в листьях и тонких ветвях, меньше – в корнях и коре, минимальное – в древесине. Параметр ОСОР представляет собой отношение содержания элемента в данном органе к содержанию в эталонном органе (обычно это старые ветви, древесина, корни).

Наряду с биогенной аккумуляцией в ландшафте протекают процессы разрушения органических веществ, перехода химических элементов из органических соединений в неорганические.

Совокупность процессов разложения органических веществ называется минерализацией. При этом выделяется энергия – в виде тепла и в виде энергии, идущей на совершение химической работы (в основном природными водами).

Количество мертвых органических веществ в ландшафте является важным геохимическим параметром, складывающимся из нескольких показателей:

О – общее количество органических остатков;

О₁ – ежегодный растительный опад (от 1 ц/га – в такырах до 250 ц/га во влажных тропиках и 765 ц/га в тугаях);

О₂ – зеленая часть опада (10-90% от О₁);

О₃ – лесная подстилка и степной войлок (от 15 ц/га в сухих степях и 20 ц/га во влажных тропиках до 835 ц/га в кустарничковой тундре);

О₄ – гумус (от 1000 ц/га в тайге до 8000 ц/га в луговых черноземных степях).

Об интенсивности разложения органических веществ хорошее представление дает коэффициент Ж₃, равный отношению подстилки к зеленой части опада:

В болотах Западной Сибири этот коэффициент равен 5000%, в кустарничновых тундрах 3500%, в южной тайге 1000%, в сухих степях 100%, во влажных тропических лесах 10%.

Техногенная миграция (техногенез) представляет собой наиболее сложный вид миграции, подчиняющийся социальным законам. В результате техногенеза облик земной поверхности сильно изменился, для нее стали характерны новые сложные техногенные системы. Образование этих систем сопровождалось резким ростом информации, проявлением новых ее видов, новых способов хранения, переработки и передачи.

Для ноосферы (техногенно измененной биосферы) характерно резкое увеличение работоспособной энергии и разнообразие ее видов.

Для ноосферы также характерно грандиозное рассеяние элементов, которые концентрировались природой на протяжении всей геологической истории. Распространено металлическое состояние железа, никеля, хрома, ванадия, не характерное для земной коры; изготовлены многие химические соединения, никогда ранее не существовавшие в биосфере.

Весьма велики масштабы добычи многих элементов. Отношение ежегодной добычи химического элемента в тоннах к его кларку называется технофильностью (Перельман). Анализ величины технофильность позволяет прогнозировать использование элементов.
Классификация геохимических ландшафтов по Перельману. Ландшафтно-геохимические карты
Общие принципы геохимической классификации ландшафтов

В основе классификации геохимических ландшафтов лежит миграция атомов, т. к. именно она определяет геохимические особенности ландшафтов. Наибольшее таксономическое значение имеют типоморфные элементы, т. е. элементы, которые энергично мигрируют и накапливаются и имеют высокие кларки.

Даже распространенные элементы в зависимости от условий миграции имеют разное таксономическое значение (например, сера типоморфна в аридных ландшафтах и не типоморфна в тайге). Минимальное содержание элемента в почве, организмах, водах, при котором оно приобретает таксономическое значение, называется критическим.

Географическая распространенность ландшафтов не имеет таксономического значения. В систематике должны быть одинаково представлены типичные, редкие, исчезнувшие ландшафты.

Поскольку в большинстве ландшафтов интенсивность миграции изменяется по временам года, в основу классификации следует положить период наиболее интенсивной миграции (лето в тайге, весну в субтропиках и т. д.).

Также таксономическое значение веществ определяется положением в пространстве относительно центра: чем ближе к центру, тем больше влияние на миграцию атомов, тем больше таксономическое значение.

Помимо систематики геохимических ландшафтов, часто проводят районирование. Районирование – выявление ландшафтных индивидов, характерных для какой-либо территории. Индивид, в отличие от систематической единицы, выделяется на основе индивидуальных, а не систематических признаков.

Классификация элементарных ландшафтов

Наиболее крупными единицами классификации Перельмана являются ряды ландшафтов, выделяемые по виду миграции.

• 
  абиогенные,
  
• 
  биогенные,
  
• 
  культурные ландшафты.
  

По соотношению важнейших параметров биологического круговорота Б (биомассы) и П (продуктивности) выделяются группы, типы и семейства ландшафтов. Групп ландшафтов всего 5:

– леса;

- степи, луга и саванны;

- пустыни;

- примитивные пустыни;

- тундры и верховые болота.

При выделении типов и семейств ландшафтов важны не только абсолютные величины Б и П, но и отношение их логарифмов lnП/lnБ – коэффициент К. В каждом типе выделяют обычно три семейства. Типы обычно соответствуют зонам, семейства – подзонам.

Следующий таксон – класс ландшафта – выделяется по особенностям водной миграции в горизонте А почв (в соответствии с классами водной миграции).

Классы расчленяются по особенностям миграции на роды ландшафтов. Выделяются три основных рода – элювиальный (автономный), супераквальный и субаквальный ландшафты.

Продукты выветривания и почвообразования элювиального ландшафта поступают с поверхностным и подземным стоком в пониженные элементы рельефа и влияют на формирование надводных (супераквальных) и подводных (аквальных) ландшафтов. Последние называются подчиненными. Ландшафты водоразделов менее зависят от надводных и подводных ландшафтов, т.к. не получают от них химических элементов с жидким и твердым стоком. Поэтому элювиальные ландшафты называются автономными.

Наконец, виды элементарных ландшафтов выделяют на основе подстилающих отложений, горных пород.

Для геохимических ландшафтов выделяются те же таксоны, что и для элементарных. Ряды геохимических ландшафтов соответствуют рядам элементарных. Число групп, типов, семейств и классов гораздо больше, т. к. один и тот же автономный ландшафт может сопрягаться с различными автномными и подчиненными. Геохимическое сопряжение обычно изображают, например, так:

Ca/CaFe

(т. е. автономный ландшафт относится к кальциевому классу, а супераквальный – в Са-Fe).

I – плоские равнины с замедленным водоообменом, слабым эрозионным расчленением или без него (приморские низменности, аллювиальные равнины и прочие области тектонических опусканий, вулканические и другие плато);

II – эрозионные возвышенности, расчлененные плато с более энергичным поверхностным и подземным стоком, плоские поверхности чередуются со склонами;

III – сильно холмистый и горный рельеф, бедленд – энергичный водообмен, преобладают склоновые поверхности, плоских участков почти нет.

Геохимические ландшафты крупных таксонов называются по типологическим терминам – таежные, степные, пустынные и прочие типы ландшафтов; северные, средние, южные семейства; кислые, кальциевые, сернокислые классы; I, II, III роды. Виды называются обычно по какому-нибудь географическому ареалу их распространения, например, каракумские, валдайские и т. д.

Закономерности размещения элементарных и геохимических ландшафтов легче всего выявляется при картировании. Соответствующие карты получили название ландшафтно-геохимических. В зависимости от объекта картирования ландшафтно-геохимические карты можно разделить на типологические карты и карты районирования. Типологические карты делятся на карты элементарных ландшафтов и карты геохимических ландшафтов.

Для выделения геохимических ландшафтов (в легенде карты) обычно составляют матрицу, в которой по вертикали указаны ландшафтные зоны и подзоны (типы и семейства ландшафтов), а по горизонтали – геолого-геоморфологические условия (роды и виды).

На мелкомасштабных картах обычно типы и семейства ландшафтов показывают цветом, классы – штриховкой, роды и виды – значками и символами. Также указывают геохимические формулы вида:

1. 
   Лесные ландшафты,
   
2. 
   Аридные ландшафты,
   
3. 
   Степные и луговые ландшафты,
   
4. 
   Пустынные ландшафты,
   
5. 
   Тундровые ландшафты,
   
6. 
   Примитивно-пустынные,
   
7. 
   Абиогенные.