Тема 5

Біогеохімічні ендемії. Формування техногенних аномалій.

-Поняття “біогеохімічних ендемій”.

-Роль хімічних елементів у проявлені ендемій.

Основні терміни теми: біогеохімічні ендемії, біогеохімічні аномалії.

Хімічні елементи, що споживаються рослинами, сприяють протіканню в них таких процесів, як:

1) дихання (Mg, Fe, Cu, Zn, Mn, Co, O, H, C);

1) фотосинтез ( C, O, H, Mg, Fe, Cu).

Нормальний розвиток організму, тобто нормальне проходження усіх процесів, відбувається тоді, коли рослина споживає хімічні елементи у строго певних концентраціях. Це забезпечується наявністю механізмів регуляції, які спрацьовують при порогових концентраціях хімічних елементів.

 У відповідності до теорії порогових концентрацій В.В. Ковальського, організм може регулювати свої функції лише в умовах певних меж мінливості геохімцічного середовища. Нижче концентрації, що відповідає нижній пороговій концентрації (недостатнє надходження хімічних елементів в організм), і вище концентрації верхнього порогу (надлишкове надходження хімічних елементів) – функція гомеостатичної регуляції порушується. До цих порушень можуть приводити різні причини.

За межами нижніх і верхніх порогових концентрацій хімічних елементів, в екстремальних умовах геохімічного середовища, спостерігаються біологічні реакції організму, виникають мутації, можлива зміни спадкової природи організму. Це обумовлено тим, що більшість елементів виключно важливі для організму. Вони входять до складу тканин, виступають активаторами і складовою частиною фермнтів та гормонів. Метали, що поглинаються організмами і містяться у тканинах і тканинних рідинах можуть бути активизаторами дії ферментів (цинк, марганець, залізо, кадмій, нікель, кобальт та інші) або інгібіторами (берилій, стронцій, барій, нікель, свинець та інші).

Отже, негативно впливає на розвиток рослин, тварин і людей як надлишок хімічних елементів, як і їх нестача.

Найбільш сильнодіючим фактором є геохімічне середовище, в якому кількість необхідних елементів може бути:

1) у межах оптімума;

2) у великому надлишку;

3) у незначній кількості.

Крім цього, порушення співвідношення між елементами призводить до порушення збалансованого харчування для живих організмів.

Затяжний характер порушення сприяє розвитку різних захворювань, які називають ендемічними захворюваннями або біогеохімічними ендеміями.

Біогеохімічні ендемії – захворювання, які розвиваються в результаті незбалансованого постачання хімічних елементів в живі організми за рахунок неоптимального їх вмісту в геохімічному середовищі.

Вони частіше виникають в результаті надлишку або нестачі мікроелементів або пов’язані з порушенням співвідношень вмісту мікроелементу з іншими речовинами: I – Co – Cu – Mn.

У рослин ендемічні захворювання проявляються у ланцюгах:

грунт – рослина;

у тварин:

грунт – рослина – тварина;

у людей:

грунт – рослина – людина;

грунт – рослина – тварина – людина.

Токсичність неорганічних сполук в порядку спадання можна представити слідуючим чином: нітрати > хлориди > бромиди > ацетати > йодиди > перхлорати > сульфати > фосфати > карбонати > фториди > гідрооксиди > оксиди.

Токсичність солей металів знижується у слідуючій послідовності: хром, вольфрам, нікель, мідь, барій.

В результаті нестачі або надлишку одного або декількох хімічних елементів в оточуючому середовищі формуються біогеохімічні аномалії. Вони можуть утворюватись під впливом різноманітних природних факторів, які сприяють зміні вмісту хімічних елементів в навколищньому середовищі. Так, відомі біогеохімічні аномалії важких металів, що виникли завдяки виходу на поверхню гірських порід із підвищеним вмістом металів, у місцях виклинцьовування підземних вод, збагачених цими ж металами, а також на ділянках систематичного випадіння з повітря металомістких вулканічних викидів.

При вивченні біогеохімічних аномалій А.П. Виноградов звернув увагу на дві обставини. По-перше, у межах аномалії всі рослини (хоча в різній мірі) характеризуються підвищеним вмістом розсіяних елементів. По-друге, існують певні види, які відрізняються дуже високими концентраціями. Утворення таких рослин-концентраторів свідчить про те, що пристосованність до аномальних умов може розвиватись не тільки у вигляді обмеження концентрації надлишкових мікроелементів, але також їх посиленого використання.

Рослини по різному адаптуються до порушень концентрацій хімічних елементів у навколишньому середовищі. У неадаптованих рослин відбуваються морфологічні та анатомічні зміни, розвиваються потворні та пригнічені форми, рослини можуть гинути. Морфологічні зміни спостерігаються також і у адаптованих рослин.

Особливо вразливим для рослин є різке підвищення концентрації хімічних елементів в навколишньому середовищі, що відбувається в результаті господарської діяльності людини.