Круговороты второстепенных элементов в биосфере

Второстепенные элементы, подобно жизненно важным, нередко мигрируют между организмами и средой, хотя и не представляют какой-либо известной ценности для организмов.

Большинство из них участвуют в общем осадочном цикле, а некоторые поступают в атмосферу. Многие элементы, не относящиеся к биогенным, концентрируются в определенных тканях иногда благодаря химическому сходству с какими-то жизненно важными элементами, хотя такие их концентрации могут оказаться опасными.

Большинство второстепенных элементов в концентрациях, обычных для многих природных экосистем, почти не оказывают влияния на организмы, возможно, потому, что организмы к ним адаптировались.

Таким образом, миграции этих элементов мало интересовали нас, если бы в окружающую среду не слишком часто попадали побочные продукты горнодобывающей промышленности, различных производств, химической промышленности и современного сельского хозяйства, продукты, содержащие высокие концентрации тяжелых металлов, ядовитые органические соединения и другие потенциально опасные вещества.

Поэтому важно знать круговороты почти всех элементов. Даже очень редкий элемент, если он вносится в среду в форме высокотоксичного соединения металла или радиоактивного изотопа, может приобрести важное биологическое значение, так как даже небольшое (с геохимической точки зрения) количество такого вещества способно оказывать выраженный биологический эффект.

Радиоактивный стронций-90 крайне опасен для человека и животных за счёт того, что в организме он становится вторичным источником внутреннего облучения, приводящему к лучевой болезни.

По химическим свойствам стронций похож на кальций и поэтому, попав в организм, накапливается в костях и оказывается в тесном контакте с кроветворными тканями. Примерно 7% всего осадочного материала, стекающего вниз по рекам, составляет кальций. На каждые 1000 атомов кальция, движущихся к морю, приходится 2,4 атома стронция.

Ничтожные количества радиоактивного стронция, содержащиеся в осадках, выпадающих после испытаний атомного оружия, и утекающие из ядерных реакторов, мигрируют вместе с кальцием из почвы и воды в растения, животных и пищу человека, накапливаясь в его костях. По мнению некоторых медиков, в 1970 г. в костях людей содержалось уже достаточное количество стронция, чтобы он оказывал канцерогенное воздействие. Когда был объявлен международный запрет на испытание ядерного оружия в атмосфере, опасность на время уменьшилась.

Сейчас в резервуарах на атомных электростанциях хранятся большие количества радиоактивных продуктов расщепления.

Как и стронций-90, накапливаясь в организме человека и животных он приводит к их облучению и, как следствие, ранней гибели.

Ещё одним примером природного элемента, мало влияющего на организмы живых существ до наступления индустриальной эры в связи с малой концентрацией и подвижностью в природе, является ртуть.

Разработка месторождений и промышленное использование ртути изменили положение, и сейчас наличие ртути и других тяжелых металлов (например, кадмия, меди, цинка) стали серьезной проблемой.

Как и в случае многих других элементов, в круговороте ртути важную роль играют микроорганизмы. Они превращают нерастворимые ее формы в растворимую, очень подвижную и очень ядовитую метилртуть.

Неорганическая ртуть Hg2+претерпевает два важных вида превращений в окружающей среде. Первый – это восстановление с образованием паров ртути.

Эта реакция играет ключевую роль в локальном круговороте ртути. Важно то, что метилирование ртути происходит в самых различных условиях: в присутствии и отсутствии кислорода, разными бактериями, в различных водоемах, в почвах и даже в атмосферном воздухе.

Особенно интенсивно процессы метилирования протекают в верхнем слое богатых органическим веществом донных отложений водоемов, во взвешенном в воде веществе, а также в слизи, покрывающей рыбу. Аналогично положение и с другими тяжелыми металлами, такими как кадмий, медь, цинк, свинец и др.

Например, для креветок большое значение имеет круговорот фосфора; круговорот кремния важен для диатомовых водорослей, усваивают радиолярии. Железо усваивают железобактерии.