|
В 20-х годах текущего столетия В. И. Вернадский разработал учение о биосфере как о поверхностной части нашей планеты, охваченной жизнью. Характерной особенностью биосферы является развитие живого вещества в условиях неравномерного содержания химических элементов на поверхности Земли. Мы уже знакомы с тем, как велики колебания в количестве металлов в почве (рис.21, с. 144). Живое вещество очень пластично приспосабливалось к этому. Нет сомнения в том, что разнообразие и гибкость форм жизни в значительной мере связаны с этой особенностью биосферы.
Состав земной коры очень неоднороден. Если бы имелась техническая возможность увидеть его со спутника, то поверхность суши предстала бы перед космонавтом в виде сложной мозаики участков, отличающихся неодинаковым содержанием элементов. Существуют обширные территории с более или менее хорошо выдержанным составом почвообразующих пород. Наряду с этим имеются участки, резко отличающиеся уровнем содержания одного или нескольких элементов.
Местные отклонения от обще-планетарных величин — кларков — оказывают влияние на геохимические процессы, протекающие в биосфере. Степень такого отклонения характеризует уже известный нам показатель — кларк концентрации (с. 45). Он показывает, насколько изменяется содержание какого-либо химического элемента в данной породе по сравнению со значением его кларка. Особенно важно установить кларки концентрации рассеянных элементов, содержание которых меняется в сотни и тысячи раз. Определение кларков концентрации этих элементов в почвах Советского Союза позволило вскрыть некоторые важные геохимические закономерности. Оказалось, что содержание большей части рассеянных элементов (особенно металлов) в почвах ниже, чем в земной коре. Это вполне естественно, так как почвы сформированы на продуктах выветривания, которые многократно переотлагались. Выделяется группа химических элементов, кларк концентрации которых приближается к единице и иногда превышает ее. В нее входят галлий, марганец, цинк, бериллий. Особое положение занимают стронций и барий, кларки концентрации которых в зависимости от местных условий меняются в десятки и более раз.
Таковы общие особенности концентрации рассеянных элементов в почвах и почвообразующих породах. На этом фоне выделяются местные (провинциальные) отклонения. Так, например, в почвообразующих породах Казахстана относительно повышена концентрация титана, ванадия, меди и свинца, на Устюрте — стронция, на Русской равнине — циркония, в Приуралье — никеля и кобальта.
В какую бы сторону ни было направлено отклонение — в сторону повышения или понижения, оно должно отражаться на биологическом круговороте элементов и составе местных живых организмов. В первую очередь это относится к растениям, получающим излишне высокие или ненормально низкие дозы элементов из почвы. Как отмечено в предыдущей главе, в результате длительной эволюции растительные организмы приспособились к определенному количеству химических элементов, вовлекаемых в биологический круговорот. Очень сильное отклонение от этого вызывает нарушения в организме, иногда настолько резкие, что это проявляется во внешнем облике растений.
На участках выхода на поверхность рудных месторождений и почвы и воды сильно обогащены металлами, образующими руду. А. Л. Ковалевский обнаружил, что некоторые растения обладают механизмом, препятствующим поглощению химических элементов сверх определенного уровня.
Обычно на живых организмах отражается недостаток или избыток рассеянных элементов, так как их содержание очень сильно колеблется в земной коре. Однако известны случаи недостаточности и макроэлементов. В середине прошлого века в трудах императорского Вольного экономического общества появилась статья об уродливости жителей берегов речки Урова в Восточной Сибири. Автор статьи И. М. Юренский так описал поразившую его картину.
Население одной из речек Забайкалья было поражено какой-то странной болезнью, отражавшейся на строении костей. Болезнь начиналась с 8—10 лет и к 25 годам прекращалась, оставляя тяжелые увечья, уродуя руки и ноги, снижая работоспособность людей. Болезнь получила название уровской, по месту, где она была впервые обнаружена. Значительно позже был изучен баланс пищевых рационов населения. Оказалось, что здесь потребляют очень мало кальция — в два раза меньше нормы, к тому же он очень плохо усваивается. Значительно позже академик А. П. Виноградов обнаружил, что причиной заболевания являлся не только недостаток кальция, но и излишек стронция. Этот элемент как бы занимает место кальция в костях, способствуя искривлению костей растущего организма.
|