Имя материала: Основы биогеохимии

Автор: В.В.ДОБРОВОЛЬСКИЙ

14.3. биогеохимия мангров

 

Мангровые заросли — характерный тип растительности побережий тропической суши. Располагаясь на участках затопления во время суточных или сизигийных приливов, мангровые заросли образуют своего рода переход от подводных морских экосистем к наземным растительным сообществам. Мангровая растительность в силу условий произрастания индифферентна к колебаниям количества атмосферных осадков, но очень чувствительна к низким температурам. Несмотря на то, что мангры являются характерной растительностью тропического пояса, они распространяются в соответствии с местными температурными условиями до 32 ° с. ш. (Бермудские острова) и 44° ю.ш. (остров Чатам).

Мангровые заросли располагаются либо на карбонатных песках, алевролитовых и глинистых илах в лагунах и мелководных заливах, либо на поверхности плотных кавернозных рифовых известняков. Реже отдельные деревья и их небольшие группы растут на кварцевых песках у берегов, сложенных выветренными кристаллическими породами. Среди мангровой растительности выделяются красные мангры, состоящие из разных видов Rhizophora, черные мангры из Avicenia и белые мангры, в составе которых обычно преобладают Laguncularia. На атоллах Индийского океана к указанным деревьям добавляются кустарники пемфиса, приуроченные к выступам плотных рифовых известняков на границе приливной полосы. Особый интерес представляет состав мангровой растительности, произрастающей на коралловых известняках и песках.

Мангры — один из наиболее продуктивных фитоценозов. Их биомасса превышает 1000 ц/га сухого растительного вещества. Годовая продукция мангровых лесов Пуэрто-Рико — от 100 до 300 ц/га сухого растительного вещества, включая листовой спад — 80-150 ц/га.

По сравнению с составом листьев деревьев, образующих тропические леса, в листьях мангровых деревьев намного больше магния, сульфатной серы, хлора, алюминия и значительно меньше калия и кремния, являющихся главными зольными элементами спада тропического леса.

Несмотря на значительную вариацию концентрации рассеянных элементов в вегетативных органах деревьев даже одного вида, существуют определенные особенности, свойственные мангровой растительности в целом. Общая биогеохимическая особенность мангров — пониженное содержание тяжелых металлов и повышенное — талассофильных элементов, в частности стронция.

Мангровая растительность чутко отражает изменение содержания металлов в окружающей среде. Из данных табл. 14.7 видно, что в листьях и тонких ветвях мангровых деревьев, растущих в приливно-отливнои зоне островов, сложенных магматическими породами, железа более 300 мкг/г, марганца более 50 мкг/г золы, в то время как в аналогичных видах, произрастающих в лагунах коралловых островов, содержание железа не достигает 200 мкг/г, а марганца — 40 мкг/г золы. Для стронция распределение концентраций противоположное: в листьях мангровых деревьев на коралловых островах содержание этого элемента более 1000 мкг/г золы, а в условиях магматических островов — меньше этого значения.

Таблица 14.7

Концентрация тяжелых металлов и стронция в мангровой

растительности островов Индийского океана, мкг/г золы

(по В.В.Добровольскому, 1990)

 

 

Растительное сообщество

Химический элемент

Fe

Мn

Zn

Сu

Рb

Ni

Sr

Мангры коралловых островов

Rhizophora mucronata: о. Северный Пуавр, листья и тонкие ветви

126,3

 

36,8

 

28,4

 

18,4

 

0,0

 

5,0

 

1200,0

 

о. Южный Пуавр, листья и тонкие ветви

162,5

 

25,0

 

50,0

 

35,0

 

8,8

 

8,1

 

2000,0

 

о. Северный Фаркуар, листья

86,6

 

13,8

 

42,0

 

15,8

 

6,9

 

6,0

 

1333,0

 

о. Северный Фаркуар, тонкие ветви

76,9

 

32,0

 

60,0

 

36,0

 

6,4

 

2,5

 

3200,0

 

Мангры силикатных островов

Rhizophora mucronata:

 о. Силуэт, листья и тонкие ветви

357,1

 

71,4

 

45,3

 

10,7

 

0,7

 

3,8

 

793,0

 

Bruguiera gymnorhiza: о. Силуэт, листья и тонкие ветви

437,5

 

306,2

 

70,0

 

20,6

 

2,5

 

0,9

 

963,0

 

 

Полученные данные о зольности вегетативных органов мангровых растений и концентрации в них тяжелых металлов позволяют в первом приближении оценить значения масс тяжелых металлов, захватываемых мангровыми фитоценозами на протяжении года. Наименьшая зольность свойственна ризофорам как «авангарду» мангровых сообществ — 10— 12 \%. Учитывая более высокие значения зольности других мангровых деревьев и кустарников, можно считать, что среднее значение зольности вегетативных органов мангровой растительности составляет 10 — 20\% от массы сухого растительного вещества.

Сумма зольных элементов, вовлекаемых в биологический круговорот в манграх, определенная на основании данных ученых США Д.Пула, А.Луго и С.Снедакера (1975) и результатов наших исследований, составляет от 8 до 30 ц/га в год, в среднем около 19 ц/га или 190 т/км2 в год. Результаты расчетов массы элементов, захватываемые на протяжении года в биологический круговорот, приведены в табл. 14.8. Средние значения концентрации элементов в золе рассчитаны для мангров, растущих на коралловых рифах и вследствие этого содержащих минимально возможные количества тяжелых металлов.

Мангры с единицы площади захватывают весьма большую массу зольных элементов, соизмеримую с массой, захватываемой тропическим лесом. Но соотношение масс элементов в продукции тропического леса и мангровых зарослей сильно различается. Мангры, растущие на коралловых рифах, захватывают значительно меньше железа и марганца. Массы других тяжелых металлов различаются не так сильно.

Особое место занимает стронций, масса которого в годовой продукции мангров в несколько раз больше, чем в продукции влажного тропического леса.

Таблица 14.8

Массы тяжелых металлов и стронция, вовлекаемые в биологический круговорот в мангровых зарослях

 

Химический элемент

Средняя концентрация в золе, мкг/г

Захватываемая масса, кг/(км2 • год)

Fe

113

21,5

Мn

27

5,1

Zn

45

8,5

Сu

26

4,9

Рb

4,7

1,4

Ni

5,4

1,0

Sr

1920,0

367,0

 

Поглощаемые деревьями металлы аккумулируются преимущественно в листьях и удаляются по мере их отмирания. Процессы преобразования продуктов растительного опада и почвообразования в мангровых ландшафтах весьма специфичны. Часто деревья растут непосредственно на плотных рифовых известняках, поверхность которых лишена рыхлых образований. В тех случаях, когда имеются карбонатные или карбонатно-глинистые илы, формируются почвы с очень слабо дифференцированным профилем. В нем обычно выделяется только один гумусовый горизонт мощностью от нескольких до 10 см. В микробиологических процессах, протекающих в мангровых почвах, важную роль играют сульфат -редуцирующие бактерии. В условиях неглубокого расположения уровня морской воды (10—15 см) и отсутствия ежесуточных приливов на поверхности почвы образуется маломощный торфянистый горизонт. Примером может служить низменная прибрежная равнина обширного мелководного залива Батабано в юго-западной части Кубы.

Весьма своеобразен состав органического вещества мангровых почв. Содержание гумуса редко превышает 1 \% от сухой почвенной массы и лишь в торфянистом горизонте составляет 5 \% и более. Большая часть органического вещества мангровых почв представлена устойчивым к разрушению мелким растительным детритом. Количество детрита возрастает с уменьшением размера гранулометрических фракций и в карбонатных мангровых почвах среди частиц < 0,01 мм он составляет больше 95 \%. Активные соединения гумуса, извлекаемые экстракцией 0,1 н. раствора NaOH, составляют 10 — 20 \% от общего количества органического вещества. В то же время независимо от общего содержания органического вещества в верхнем горизонте почвы легкорастворимые фульватные соединения преобладают над гуматными. Отношение углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот наиболее низкое в почвах, образованных на глинистых илах.

Фульвокислоты быстро нейтрализуются карбонатами, о чем свидетельствует увеличение значения рН водной экстракции от 7,2 — 7,7 в гумусовом горизонте до 8 и более на глубине 10 — 20 см. Носитель основной массы металлов, находящихся в карбонатных мангровых почвах, — дисперсный органический детрит. Часть металлов, освобождаясь при разложении детрита, связывается с водорастворимыми фульвокислотами и выносится из гумусового горизонта до глубины 15 — 20 см. Дальнейшее вымывание затрудняется нейтрализацией фульвокислот и образованием нерастворимых в воде фульватов кальция.

Завершая обзор биогеохимии мангров, следует отметить, что они играют роль биогеохимических фильтров, регулирующих сток химических элементов с побережий в океан. Этим обусловлены главные биогеохимические особенности мангров — их высокая продуктивность и вовлечение в биологический круговорот значительных масс тяжелых металлов и стронция. Величина концентраций железа и стронция в вегетативных органах мангровых деревьев служит индикатором карбонатного или силикатного состава пород, слагающих острова и побережья.

 

Рекомендуемая литература

 

Вальтер Г. Растительность Земного шара. — М.: Прогресс, 1968.

Добровольский В. В. Геохимические особенности экваториальных ландшафтов Африки // Геохимия ландшафтов. — М.: Изд-во МГУ, 1975. — С. 110-132.

 

Контрольные вопросы

 

1. Дайте оценку распределения живого вещества на территории тропического пояса в связи с разной степенью атмосферного увлажнения.

2. Каковы главные черты структуры биомассы и годовой продукции | в тропических лесах?

3. В чем заключается главная биогеохимическая особенность циклического массообмена тропического леса?

4. Сопоставьте роль бореальных и тропических лесов в глобальном круговороте масс углерода и кислорода.

5. Каковы отличительные особенности тропических почв, содержащих длительную историю развития педосферы тропической суши?

6. Какие миграционные формы металлов преобладают в речном стоке тропического пояса?

7. В чем заключается биогеохимическая специфика мангров?

 

Тема для самостоятельной работы

 

По данным, имеющимся в разд. 14.1 и 12.1, сопоставьте массы углерода и двух металлов (по выбору), участвующих в годовом биологическом круговороте тропического и бореального лесов.

 

Страница: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | 82 |