2.1. Коэффициенты и ряды биологического поглощения

В состав живого вещества входят:

1. Воздушные мигранты: O,C,H,N. Они составляют более 90% от массы живого вещества и образуют структурную основу живых организмов.

2. Водные мигранты: Ca, K, Na, P, S и др. выполняют структурные и физиологические функции.

3. Микроэлементы: Pb, Zn, Co, Ni и др. выступают в качестве катализаторов в составе ферментов, витаминов.

При минерализации органического вещества водные мигранты и микроэлементы обычно остаются в золе, поэтому они называются зольными элементами. Важнейшим обобщенным показателем способности химического элемента накапливаться в живом веществе является его биофильность, которая рассчитывается как отношение кларка элемента в живом веществе к его кларку в литосфере. Биофильность представляет собой кларк концентрации химического элемента в живом веществе (Перельман, 1989) [6]. Другой важный показатель биогенной миграции – коэффициент биологического поглощения (A_x), предложенный Б. Б. Полыновым [7]. Он характеризует интенсивность поглощения элемента растением и рассчитывается как отношение содержания химического элемента в золе растения к его содержанию в почве или в горной породе.

l_x

А_х= -------- (5),

n_x

где l_x – содержание элемента в золе растений, n_x – содержание элемента в почве (горной породе) или кларк литосферы.

По величине А_х различают:

Элементы биологического накопления (А_х >1):

I группа - А_х >100n – элементы энергичного накопления;

II группа - А_х ≈ 10n – элементы сильного накопления;

III группа - А_х ≈ n – элементы слабого накопления;

Элементы биологического захвата (А_х <1):

IV группа - А_х ≈ 0,n – элементы среднего захвата;

V группа - А_х ≈ 0,0n – элементы слабого захвата;

VI группа - А_х < 0,00n и менее – элементы очень слабого захвата.

Если расположить элементы по убыванию А_х и сгруппировать по интенсивности биологического поглощения, то образуется ряд биологического поглощения растения или вида. Впервые такие ряды были построены Б. Б. Полыновым  [7] для сравнения интенсивности биологического поглощения элементов. Ряды биологического поглощения могут изображаться в виде таблицы или иметь вид системы неравенств, где в числитель выносятся индексы химических элементов по убыванию А_х, а в знаменателе показывается порядок величин А_х в соответствии с группой. Например, ряд биологического поглощения для лишайников Caloplaca elegants ( в виде дроби) имеет вид

Bi W,Mo P,Sn,Pb,Ag,Yb,Zn,Cu,V,B,La,Li Cr,Co,Be,Ti,Ge,Ba,Mn,Zr,Sc,Ni,Sr,Ga

------ >------->------------------------------------>---------------------------------------

100n 10n n 0,n

Для древесных пород, произрастающих на дерново-подзолистых почвах в автономных лесных ландшафтах флювиогляциальных песчаных равнин Мещеры, ряд биологического поглощения имеет вид [5]

Mn,Mo Zn,Cu,Ag,Pb,Ba,Cr,Ni,Co V,Cr

--------- > --------------------------------- > ------

10N n 0,n

Ряд биологического поглощения элементов в наземном покрове автономных лесных ландшафтов флювиогляциальных песчаных равнин Белорусского Полесья имеет вид (в виде таблицы) [8]

Таблица 5

Ах		>100n	10n	n		0,n	<0,0n
Элементы биологического накопления	энергичного	Mn,Zn,P,S P,S,Cl,Br,I5
	сильного		Ca,Mg,K, Fe,V, Ni, Cu, Sr
			Ca,Na, K, Mg, Sr, Zn, B, Se
	слабого				Al,Ti,Na,Pb
Элементы биологического захвата	среднего				Mn,F,Ba,Ni,Cu,Ga, Co, Pb,Sn,As,Mo,Hg,Ag…
						Si,Co,Cr,Zr
	слабого и очень слабого						Si,Al,FeTi,Zr V, Cr, Cs...

Построение рядов биологического поглощения в виде таблицы позволяет записывать в одну клетку элементы нескольких видов растительности (разными цветами), что облегчает выполнение сопряженного анализа.

Химический состав живого организма, по А. П. Виноградову (1932) [9], является важным систематическим признаком вида. Геохимический портрет живого организма сформировался в ходе эволюции и закрепился наследственностью. Виды различаются по содержанию одного и того же элемента. Например, содержание Na в клевере составляет 0,02%, в люцерне – 0,03%, в солянке – 3%; содержание Si в клевере составляет 0,2%, в грибах – 0,02%, в хвоще – 3%, в диатомовых водорослях – 30%. Химический состав вида несет информацию о центре видообразования. Растения имеют способность к накоплению элементов, находящихся в подвижном состоянии и концентрирующихся в среде. При этом химический состав растений одного вида не является постоянной величиной, он может изменяться в пределах инварианта в зависимости от химического состава субстрата. Коэффициент биологического поглощения, рассчитанный по отношению к кларку, обозначается А_х1 и характеризует видовые особенности химического состава растения. Это более общая характеристика, она дает представление об основных закономерностях изменения вещественного состава разных ярусов ландшафта, когда необходимо провести сравнение с единым эталоном. Коэффициент биологического поглощения, рассчитанный по отношению к почве (породе), обозначается А_х2 и подчеркивает влияние местных геохимических особенностей геосистемы на интенсивность биологического круговорота. «Интерпретация А_х2 дает необходимый материал для определения круга элементов, накапливающихся в почве в процессе биогенной аккумуляции» (Авессаломова, 1987, с.44).

Биогеохимическая активность вида (БХА) выражает общую способность вида к концентрации микроэлементов [10].

БХА= Ах микроэлементов вида (6)

БХА является интегральной характеристикой, позволяющей количественно оценить способность растений к накоплению микроэлементов.