СОДЕРЖАНИЕ

ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ЭКОЛОГИЯ

В последние годы на стыке геохимии, физической и медицинской географии, биологии и физиологии сформировалось новое направление — геохимическая экология.

Новая отрасль знания занимается исследованием того, как геохимические факторы среды влияют на организмы, как формирование и развитие живого вещества планеты зависит от химизма окружающей среды, от характера миграции химических элементов в ландшафте, от биохимических процессов фиксации разных элементов организмами и включения их в новые формы соединении в живых организмах. Особое внимание уделяется тем отклонениям, которые обусловлены избытком или нехваткой тех или иных химических элементов в среде обитания.

Неблагоприятное влияние недостатка какого-либо элемента можно устранить искусственным изменением концентрации недостающих соединений. Но при дальнейшем увеличении содержания этого элемента — необходимого и полезного! — вновь возникают сбои в функционировании организма, появляются отклонения от нормы, аномалии развития и обмена веществ, нарушается правильная деятельность тех или иных органов, возникают эндемические заболевания, уродства... (рис. 1).

Поэтому важной задачей геохимической экологии является установление тех критических (или пороговых) концентраций микроэлементов, выше и ниже которых в деятельности организмов появляются заметные нарушения. Излишне говорить о том, сколь велико практическое значение таких исследований.

Приведем несколько примеров, заимствованных из работы В. В. Ковальского; значения пороговых концентраций химических элементов даны в миллиграммах на 1 кг почвы.

Кобальт. Малая концентрация (менее 2—7) приводит к анемии, эндемическому зобу, недостаточному синтезу или отсутствию витамина В12. При концентрации более 30 также угнетается выработка витамина В12 в организме.

Рис.1. Зависимость регуляторных процессов в организме (Л) от содержания микроэлементов в пище (Б) (по В. В. Ковальскому, 1972)

Медь. При малых концентрациях (6—15) возможна анемия и заболевания костной системы, а избыток — более 60 — поражает печень, вызывает желтуху.

Цинк. Недостаток этого элемента (до 30) — причина карликового роста животных и растений, переход через верхнюю пороговую концентрацию (70) угнетает окислительные процессы в организме и является причиной анемии.

Йод. Давно известно, что его нехватка (содержание менее 2—5 мг/кг почвы) вызывает зобную болезнь. При избытке (более 40) наблюдается ослабление синтеза йодистых соединений щитовидной железы.

Приводились средние значения пороговых концентраций, ведь они различна не только для разных видов, но и для индивидуальных организмов в пределах одного вида. Значения критических концентраций могут иметь также сезонную изменчивость (токсичность ядов увеличивается при повышении температуры).

Далее, проблема усложняется тем, что значения пороговых концентраций для определенного элемента зависят еще и от степени концентрации других веществ. Например, установлено, что в условиях Украины предельно допустимая концентрация марганца в черноземах равна 1000 мг/кг, а ванадия — 100 мг/кг. Но при совместном присутствии этих двух элементов значения их ПДК уменьшаются вдвое.

У разных элементов нижняя и верхняя пороговые концентрации разделены интервалами различной протяженности; в ряде случаев эти интервалы могут быть очень узкими (молибден, кадмий).

Итак, пример пороговых концентраций подтверждает старую истину о золотой середине. Наше самочувствие, настроение, здоровье могут зависеть от немногих миллиграммов металлов-микроэлементов,! избыточных или недостающих.

Высказано мнение, что сердечно-сосудистые заболевания — этот бич современного человечества — в некоторых случаях могут развиваться, помимо других причин, также и из-за нарушения равновесия микроэлементов в организме. Действительно, есть наблюдения, заставляющие думать, что цинк, магний, хром, ванадий снижают уровень холестерина в крови, кадмий повышает кровяное давление, а недостаток меди сказывается на эластичности кровеносных сосудов.

«Между живыми существами и мертвой материей есть чудесная связь».⁶

⁶ Г ю г о В. Отверженные.