Условия, определяющие интенсивность поглощения
Определяющими факторами интенсивности являются степень участия элемента в биологических процессах и доступность его формы для растений. Например, Кларк циркония более чем в 3 раза превышает Кларк цинка в земной коре, однако интенсивность биологического поглощения циркония в 13 раз меньше из-за слабого участия в биологических процессах. Надо отметить, что отсутствуют легко доступные для растений формы циркония, так как минералы с цирконием устойчивы к выветриванию.
Числовое значение Ах химических элементов не является величиной постоянной и зависит, в частности, от вида растений. Так, элементы с Ах немногим больше или меньше единицы могут переходить из первой группы во вторую, и наоборот. Наиболее примечательным в этом отношении является стронций. Значение Ах этого элемента в одних растениях опускается до 0,1 и ниже, в других – достигает 20–30. Для мхов характерно интенсивное поглощение железа Ax = 1, для хвощей – Si, для солевыносливых лебедовых – хлора и натрия. Объясняется это геохимическими условиями той среды, в которой эволюционно сформировался вид растения. Высокое значение NaCl в лебедовых объясняется те, что они произрастают на солончаках. Значит можно предположить, что эволюция вида протекала в ландшафтах с высоким содержанием этой соли. Хвощи сформировались на заре эволюции растений. В это время растения выделяли органические вещества, растворяющие силикаты, и для укрепления стеблей использовали Si как фитолит. Рис в чашуйках семян накапливает Si в виде фитолитов. Зола ветвей березы, лиственницы и сосны имеет близкие значения содержания магния, кальция, но резко различные количества радия и бария.
Поглощение же химических элементов корнями происходит из всей массы почвы, в том числе и из ее более глубоких горизонтов, где располагаются наиболее тонкие и разветвленные корни. Поэтому после минерализации остатков растений (опада) в верхнем горизонте почв аккумулируются те элементы, коэффициент биологического поглощения которых превышает единицу. Чем больше коэффициент биологического поглощения, т. е. чем интенсивнее растение поглощает элементы из почвы, тем больше будет и биогенная аккумуляция их в верхнем горизонте. Наибольшее биологическое накопление характерно для фосфора и серы, для которых Ах равен 100. Биогенным путем накапливаются так же Са, К, Мn а также многие редкие элементы. В гумусовых горизонтах некоторых лесных почв В. М. Гольдшмидт обнаружил накопление бериллия (Be), кобальта (Co), никеля (Ni), цинка (Zn), германия (Ge), мышьяка (As), кадмия (Cd), олова (Sn), свинца (Pb), титана (Ti), серебра (Ag), золота (Au) и других элементов.
Рис. 6.3. Схема биогенной аккумуляции элементов в гумусовом горизонте почв (по Гольдшмидту)
Растение, как своеобразный насос, перекачивает химические элементы из нижних горизонтов почвы в верхние. В большинстве почв наряду с биологической аккумуляцией развивается выщелачивание подвижных химических соединений с просачивающимися атмосферными осадками.
Следует заметить, что растения активно поглощают также такие элементы, как ртуть, селен, мышьяк и некоторые другие, оказывающие даже в небольших дозах сильное токсичное действие на животных. Причины этого явления неясны и требуют дальнейшего изучения и объяснения.
Как следствие вытекает геохимическая роль живого вещества – основные геохимические особенности большинства ландшафтов определяются деятельностью всей совокупности живых организмов.