3. БИОГЕОХИМИЯ БИОТЫ В ПРИРОДНЫХ ЛАНДШАФТАХ И ЗОНЕ ГЕОТЕХНОГЕНЕЗАНакопление тяжелых металлов в листве Betula mandshurica Nakai. на буроугольном разрезе «Реттиховский» в Приморском краеА.В. Ветошкина 1, И.А. Тарасенко 2,Л.Г. Буянова 11ОАО «ДальвостНИИпроектуголь», Владивосток, Россия, nauka@dvugol.ru 2Дальневосточный геологический институт ДВО РАН, Владивосток, РоссияACCUMULATION OF HEAVY METALS IN FOLIAGE OF Betula mandshurica Nakai. ON coal cut^ «RETTICHOVSKII» IN PRIMORSKY REGION.A.V. Vetoshkina 1, I.A. Tarasenko 2,L.G. Buyanova 11Оpen Corporation «Far East Coal Project», Vladivostok, Russia, nauka@dvugol.ru 2FEGI Far-Eastern Separation Russian Academy of Sciences, Vladivostok, RussiaThe surplus amount of wastes, actings in the process of work of mining enterprises, results in engaging in the migratory streams of industrial pollutions, including heavy metals. Researches of features of accumulation of heavy metals plants are related to the necessity of estimation of their buffer properties. Determination of maintenance of heavy metals in vegetable standards was conducted within the framework of work on the biological monitoring on the fields of the liquidated mines and cuts of the Primorsky Region.Добыча, переработка и утилизация полезных ископаемых при существующих технологиях разработки месторождений открытым способом наносят наибольший вред естественным местообитаниям живых организмов, изменяя природные ландшафты и вызывая деградацию существующих биогеоценозов. После прекращения использования территорий угледобывающими предприятиями, с проведением рекультивационных работ или без них, начинается восстановление растительности, с заселением видами, типичными для данной местности. Почвенный и растительный покров адекватно реагирует на изменения обстановки и является достоверным показателем, характеризующим изменения экологических условий на территории закрывающихся предприятий. Избыточное количество отходов, поступающих в процессе работы горнодобывающих предприятий, приводит к вовлечению в миграционные потоки техногенных поллютантов, в том числе и тяжелых металлов. Исследования особенностей аккумуляции тяжелых металлов древесными растениями связаны с необходимостью оценки их буферных свойств. Древесные растения поглощают и нейтрализуют часть атмосферных поллютантов, задерживают пылевые частицы, защищая прилегающие территории от отрицательного воздействия экотоксикантов. Определение содержаний тяжелых металлов в растительных образцах было проведено в рамках работы по биологическому мониторингу на полях ликвидируемых шахт и разрезов Приморского края. Организация биологического мониторинга на ликвидируемых шахтах и разрезах, позволяет провести наблюдения за восстановительными процессами, происходящими на рекультивируемых участках, а также прилегающих территориях, подвергшихся вредному влиянию горного производства. Район обследования буроугольного разреза «Реттиховский» представляет собой ликвидируемые участки горных работ «Восточный» и «Западный», а также территорию нарушенных в процессе проведения горных работ земель. Ликвидируемые участки представляют собой глубокие карьерные выемки с уступами, образованными в процессе ведения горных работ. В настоящее время в выработанном пространстве участков имеется два водоема. Месторождение расположено в континентальной части природного комплекса уссурийских лесов, определяемом горной системой Сихотэ-Алинь. Для флоры этих лесов характерно сочетание неморальных и бореальных природных комплексов с множеством эндемичных маньчжурских видов вместе с бореальными охотскими, евросибирскими, а также субтропическими видами. В современный период на западных склонах Сихотэ-Алиня сосредоточены основные массивы кедрово-широколиственных и долинных широколиственных лесов. Для определения содержания тяжелых металлов в растениях, на пунктах мониторинга, в начале летнего сезона, отбирались образцы зеленых листьев березы маньчжурской Betula mandshurica Nakai. Содержания тяжелых металлов в растительных образцах на пунктах мониторинга рассматриваются в настоящей работе относительно содержаний в фоновых (условно незагрязненных) образцах. В специализированной лаборатории производилось определение таких тяжелых металлов как: Pb, Cd, Zn, As, Hg и Cu (табл. 1). Таблица 1 Результаты химических анализов листвы березы маньчжурской на пунктах биологического мониторинга поля разреза «Реттиховский» № обр. Место обора Влага, % Зола, % (в пересчете на сухое вещество) Концентрация, мг/кг Pb Cd Cu Zn Hg As 4 П.м.№3: не рекультивированный борт уч. Восточный 3,62 3,64 2,17 0,462 3,1 34,9 0,0004 0,013 5 П.м.№ 2: рекульти-вированный борт уч. Восточный 3,56 4,24 3,02 1,715 2,2 37,7 0,0006 0,019 6 П.м.№ 1: фоновый участок 3,39 4,07 2,34 0,318 5,3 33,9 0,0002 0,019 7 П.м. № 4: уч. Западный 2,85 2,97 2,14 3,074 2,3 36 0,0004 0,024 Интерпретация результатов анализов свидетельствует о том, что содержание свинца в листьях березы, отобранных на пункте мониторинга № 2, повышено относительно фона в 1,3 раза. На остальных пунктах концентрации Pb не превышают фоновых значений. Аккумуляции свинца в листьях, относительно его содержаний в почве, не происходит. Содержание меди на обследованных пунктах не превышает фонового значения. Концентрирования меди зеленой листвой березы также зафиксировано не было. Содержание меди в листве ниже, чем ее содержание в почвах. Превышение фоновой концентрации кадмия наблюдается во всех отобранных образцах березы. Так, на участке «Западный» отмечено превышение концентрации кадмия относительно фона в 9,6 раза, на рекультивированном борту участка «Восточный» – в 5,4 раза и на борту, оставленном под самозарастание – в 1,5 раза. Известно [2], что содержание кадмия в растениях в концентрации выше 1,0 мг/кг сухого вещества, является токсичным для растений. Кроме этого, коэффициент биоаккумуляции кадмия березой на разных участках варьирует от 2 до 20. Кадмий беспрепятственно мигрирует в листву, не задерживаясь в корневой системе. Высокая степень биоаккумуляции кадмия связана с его доступностью для растения. Примитивные почвы, формирующиеся на отвальных сульфидсодержащих породах, характеризуются повышенной кислотностью. С увеличением кислотности в почве возрастает содержание доступного для растений кадмия и соответственно его транспорт в растения. С другой стороны, концентрирование кадмия в листьях древесных растений может быть проявлением защитного механизма. Так древесные растения за счет явления листопада избавляются от избытка токсичных соединений. Однако после разложения листвы поллютанты вторично поступят в почву. По ртути, в отобранных на техногенных участках образцах листьев березы, наблюдается превышение фоновых концентраций в 2-3 раза, причем максимальное превышение зафиксировано на рекультивированном участке. Концентрации мышьяка и цинка в отобранных образцах незначительно превышают фоновые концентрации этих элементов. Установлено, что относительно зафиксированных в почве содержаний цинка, в листьях березы происходит его аккумуляция почти в 2 раза интенсивнее. Другие исследователи [Ветчинникова Т.Ю. с соавторами, 2006] отмечают тот факт, что к концу вегетативного периода концентрация цинка в зеленых частях растений достигает еще больших значений. Содержание тяжелых металлов в растениях зависит не только от концентрации конкретного экотоксиканта в почве, но и от его сочетания и соотношения с другими компонентами. Имеются данные [3], что кадмий сдерживает накопление свинца растениями, а концентрация кадмия растениями возрастает в присутствии свинца и снижается на фоне загрязнения почвы цинком. Наименьшие концентрации тяжелых металлов в листве березы зафиксированы в образцах, отобранных на участке нарушенных земель и оставленных под самозарастание. Это можно объяснить тем, что при проведении технического этапа рекультивации происходит перемещение слоев грунта, сульфидсодержащие породы попадают в верхний слой грунта, что приводит к увеличению кислотности. На участках же, оставленных под самозарастание, вторичного перемещения грунтов не происходит. Таким образом, в результате исследований, проведенных в рамках биологического мониторинга, были установлены концентрации тяжелых металлов в растительных образцах и почвах, определены коэффициенты биоаккумуляции тяжелых металлов, афиксировано разное накопление загрязняющих веществ (ионов) на разных участках мониторинга, что объясняется различной толерантностью, составом и свойствами почв, определяющих подвижность тяжелых металлов. Высокая кислотность в почвах на буроугольных месторождениях является важным фактором, определяющим доступность тяжелых металлов для растений. Кроме этого, немаловажным фактором, определяющим накопление того или иного токсиканта, является сочетание и соотношение между всеми поллютантами. Так, на фоне высоких значений свинца в почве отмечено уменьшение коэффициента биологической аккумуляции листьями березы, что связано с антагонизмом кадмия по отношению к свинцу.Литература1. Ветчинникова Т.Ю., Ветчинникова Л.В., Титов А.Ф., Морозов А.К. Содержание тяжелых металлов в листьях берез в летний и осенний периоды. // Современные экологические проблемы Севера. Материалы Международной конференции (К 100-летию со дня рождения О.И. Семенова-Тян-Шанского). – Апатиты, 2006.2. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х., Микроэлементы в почвах и растениях. – М.: Мир. 1989. – 250 с.3. Уткин А.А. Накопление тяжелых металлов растениями при полиэлементном загрязнении торфяной низинной почвы // Современные экологические проблемы Севера. Материалы Международной конференции (К 100-летию со дня рождения О.И. Семенова-Тян-Шанского). – Апатиты, 2006.^ СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЛЫНИ ГМЕЛИНА НА ТЕРРИТОРИИ ШЕРЛОВОГОРСКОГО ГОРНОРУДНОГО РАЙОНАО.В. Гудкова 1, Г.А. Юргенсон21Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический университет, Чита, Россия, bredi@mail.ru2 Институт природных ресурсов экологии и криологии СО РАН, Чита, Россия, inrec.sbras@mail.ru^ QUANTITY OF HEAVY METALS IN THE GMELYN WORMWOOD ON THE TERRITORY OF SHERLOVOGORSKIY MINING DISTRICTO.V. Gudkova1, G.А. Yurgenson21ZabSPU, Chita, Russia, bredi@mail.ru2 Institute of Natural Resources, Ecology and Criology SB RAS, Chita, Russia, inrec.sbras@mail.ruРазработка месторождений резко меняет ландшафтно-геохимическую обстановку на площади самого месторождения, а также на прилегающей территории, что зачастую приводит к усилению деструктивных процессов в геотехногенных ландшафтах. Типичным представителем такого комплекса экосистем является Шерловогорский горно-промышленный район и прилегающий к нему пгт. Шерловая гора (рис. 1) [2]. С целью выявления причинно-следственных связей в системе: геологический субстрат - индивиды различных видов – растительное сообщество нами в период с 2002 по 2008 г изучаются биогеохимические особенности поступления ТМ в растения [1,4]. Содержание меди, цинка, кадмия, олова и свинца в полыни Гмелина отражены в (табл. 1). При анализе растительных проб использовали метод масс – спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, прибор: ICP-MS Elan DRC II PerkinElmer (США) - Хабаровский инновационно-аналитический центр, аналитики Будкина А. Ю, Голубева Е.М. Рис. 1. Геологическая карта Шерловогорского массива (составлена с использованием геологической основы В.В.Аристова и др. [1961]). 1 – роговики, 2 – габбро, диориты, 3 – граниты порфировидные, 4 – граниты крупнозернистые, 5 – гранит-порфиры, 6 – аплиты, 7 – зоны трещиноватости, 8 – грейзеновые тела, 9 – внемасштабные зоны грейзенезации, 10 – зоны дробления, 11 – геологические границы, 12 – старые выработки и отвалы и их номера на карте, 13 – внемасштабные выработки и их номера. Выработки на карте: 1 – Поднебесных, 2 – Новиковская, 3 – Белотопазовая, 4 – Мелехинская-I, 5 – Мелехинская-II, 6 – Гелиодоровая, 7 – Лизкина Яма, 8 – Мелехинская, 9 – Кондратьевская, 10 – Золотой Мыс, 11 – Лукаво-Золотая, 12 – Миллионная, 13 – Золотой Отрог, 14 – жила Кузнецова.Таблица 1 Среднее содержание ТМ в полыни Гмелина (мг/кг) Место отбора Орган растений Среднее содержание Число проб (n) Cu Zn Cd Sn Pb Жила Новая Цветы 23,08 115,45 0,18 3,90 1,90 4 Листья 126,05 555,53 2,29 51,40 14,20 3 Стебли 9,23 58,11 1,23 6,86 1,21 6 Корни 33,42 212,65 0,82 58,12 26,28 4 Участок Поднебесных Цветы 15,33 40,37 0,74 12,87 0,64 4 Листья 18,46 79,71 20,13 20,13 20,13 4 Стебли 2,76 21,82 19,75 19,75 0,36 2 Корни 5,20 23,22 10,64 10,64 1,05 2 Сопка Лукаво-Золотая Цветы 23,12 32,55 0,24 0,74 1,67 3 Листья 19,64 58,27 0,58 18,87 1,20 3 Стебли 8,25 18,73 1,05 17,41 0,97 4 Корни 4,78 13,73 0,58 29,99 1,34 4 Карьер, отвалы карьера Цветы 21,92 49,53 3,13 0,49 1,77 3 Листья 7,56 61,93 2,09 0,76 4,82 12 Стебли 3,18 20,85 0,47 0,14 0,37 3 Корни 12,74 24,79 0,50 0,20 0,52 3 Хвостохранилище Цветы 17,67 78,74 5,25 2,28 7,32 3 Листья 20,06 178,95 17,33 12,08 24,53 5 Стебли 7,75 56,39 10,42 20,09 8,17 3 Корни 19,04 85,82 10,28 66,86 18,88 4 Фон Цветы 20,13 42,92 0,48 2,47 1,38 3 Листья 13,05 58,84 0,40 9,11 0,45 3 Стебли 6,72 8,84 0,30 15,37 0,20 3 Корни 4,46 10,05 0,83 22,28 1,28 3 Отбор проб производили по площадкам размером 44 м. В каждую растительную пробу вошло около 10-15 растений одного вида, которые разделяли на органы: корни, стебли, листья, цветы или семена. Поэтому каждая из проб представляет собой статистически однородную выборку, а составленная из них выборка объединяет от 20-120 растений. Исходя, из полученных данных следует, что в полынь Гмелина характеризуется наибольшей средней концентрацией цинка(555,53 мг/кг), причем максимальное его количество на всех участках аккумулируется в листьях. В стеблях полыни Гмелина обнаружены наименьшие концентрации цинка (8,84 мг/кг). Наибольшее количество меди обнаружено также в листьях на участке Жилы Новой (126,05 мг/кг), что в восемь раз превышает ПДК. Получены новые данные о содержаниях в степной растительности Забайкалья кадмия и олова. Выявлено, что фоновые содержания кадмия в полыни Гмелина в целом соответствует известным литературным данным (табл. 2). В цветах полыни Гмелина обнаружены низкие содержания кадмия (0,18), за исключением участков карьера и хвостохранилища (3,13 мг/кг; 5,25 мг/кг соответственно). Наибольшее количество кадмия, содержится в листьях и стеблях (19,75 мг/кг; 20,13 мг/кг).^ Олово, в отличие от других ТМ концентрируется, в основном, в корнях полыни Гмелина (66,86 мг/кг). Содержание свинца находится пределах ПДК по всех органах, на всех изучаемых участках. Таблица 2 Содержание металлов в растениях, мг/кг по обобщенным данным Элемент Пределы колебаний в незагрязненных территориях Пределы варьирования в степной растительности Забайкалья (Убугунов…, 2004) Токсичная концентрация в листьях (Кабата-Пендиас..., 1989) Cu 2- 30 2,0 – 9,3 20 - 100 Zn 1,2 - 73 7,8 – 41,3 100 - 400 Pb 0,7- 9 0,59 – 2,70 30 - 300 Cd 0,11 – 0,66 - 5 – 30 Sn 0,2 – 1,90 - 60 «-» нет данных.Литература1. Гудкова О.В. Биогеохимические особенности миграции цинка в районе Шерловогорского горнопромышленного района // Современные проблемы геохимии: Материалы конференции молодых ученых. – Иркутск: Издательство Институт географии им. В.Б.Сычавы СО РАН, 2007. – С.97-99.2. Кабата – Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях: Пер. с англ. – М.: Мир, 1989. – 439 с.3. УбугуновВ.Л., Кашин В.К. Тяжелые металлы в садово-огородных почвах и растениях г. Улан-Удэ. – Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2004. – 128 с.4. Yurgenson G.A., Goryachkina А.G., Solodukhina М.А., Frolov А.I. The Sherlovogorsk Ore-Magmatic System and Its Mineral Resources.// Proceedings for the 5th International Symposium on Geological and Mineragenetic correlation in the Contiguous Regions of China, Russia and Mongolia. Changchun, China Oct.8 –10, 2003. – Changchun: International Centre for Geoscientific Research and Education in Northeast Asia, Jilin University, 2003. – P.18-21.Современные Проблемы биоминералобразованияА.А. Каздым ФГУП ВИМС им. Н.М Федоровского, Москва, Россия, kazdym@mail.ru^ MODERN BIOMINERAL GENESIS PROBLEMSА.А. Kazdym VIMS, Moscow, RussiaNowadays a new science intensively develops - the biological mineralogy. Biomineralogy studies structure, properties, conditions of formation and change of the objects which are being on a joint of biology and mineralogy. It is possible to carry products of activity of alive cells to such objects. Bones and teeth of the person and animals, a bowl of mollusc, a shell of eggs, various biomineralogy formations: pseudomorphic minerals on bones and teeth (for example, replacement pirites the rests of animals and even the person in coal or sulphidic mines), psuedomorphic phosphates of iron on fossils, replacement in ancient burials arid landscapes of a teeth of the person odontоlite, stones on teeth of a person and animal.К техногенным процессам можно отнести также и процессы биоминералообразования, связанные с биологическим воздействием на техногенные отложения, а также на различные здания, сооружения, конструкции. Следует учитывать возможности биогенного воздействия и соответственно процессов биоминералобразования при исследовании различных техногенных отложений. На процессы взаимодействия живой и неживой природы обращал внимание еще В.И. Вернадский. Он отмечал, что живые организмы неразрывно связаны с косной материей земной коры, с минералами и горными породами и эта связь носит жизнеобеспечивающий характер. В.И. Вернадский писал, что «…живой организм составляет неразрывную часть земной коры, есть ее порождение, часть ее химического механизма» [1, 2]. Минералы, возникающие в живом организме (биоминералы), участвуют в его строении, жизненно ему необходимы. Генезис многих осадочных горных пород связан с отмиранием или деятельностью различных организмов. Толщи строматолитов связаны с жизнедеятельностью сине-зеленых водорослей, коралловые рифы – продукт жизнедеятельности кишечнополостных животных (полипов). Генезис многих месторождений полезных ископаемых в той или иной степи связан с деятельностью бактерий, например месторождения болотных и озерных руд, процессы окисления сульфидов железа тионобактериями и образования сульфатных руд [11]. Безусловно, что и образование торфа, угольных толщ, нефтяных месторождений, также является процессом деятельности живого вещества. В настоящее время интенсивно развивается новая наука – биологическая минералогия или биоминералогия [10]. Она изучает строение, свойства, состав, условия образования и изменения объектов, находящихся на стыке биологии и минералогии. К таким объектам можно отнести продукты деятельности живых клеток – кости и зубы человека и животных, раковины моллюсков, скорлупа яиц, различные минералобиологические образования: псевдоморфозы минералов по костям и зубам (например, замещение пиритом остатков животных и даже человека в угольных или сульфидных шахтах), псевдоморфозы фосфатов железа по ископаемым остаткам (в частности мамонта), замещение в древних погребениях семиаридных и аридных ландшафтов зубов человека одонтолитом («костяной бирюзой»), «камни» на зубах человека и животных (рис. 2). Однако до сих пор нет единого мнения, – что такое биоминералогия и что является биоминералом. Исходя из специфики совокупности процессов происходящих в живом организме выделено понятие «органоминерального агрегата» [7] с выделением орто-, мета- и тафобиогенных минералов. В минералогии биоминералы определяются как минералы, в истории эволюции которых индивиды на некоторое время включались в биологические циклы и (или) передавались из биологических циклов, а биоминералогия определяется как раздел учения о процессах минералообразования с участием организмов [11]. И.И. Гинзбург [3] отмечал, что образование многих минералов связано с деятельностью микроорганизмов в определенных условиях (например, фосфатов железа, сульфидов железа, арагонита, фосфатов кальция, оксидов и гидрооксидов железа), некоторых сульфатов (гипса, ярозита и др.). Есть данные, что в формировании термальных месторождений золота определенную роль играют микроорганизмы. Бактериально-водорослевые сообщества переводят золото из раствора и взвесей в осадок при этом образуются частицы металла размером от 3 до 5 микрон, реже до 15-23 микрон, по форме напоминающие комки, губчатые наросты, зубчатые пластинки. Генезис большинства аутигенных минералов техногенных отложений (урбофацйи или культурного слоя) также связан с деятельностью микробиоты и мезофауны (железомарганцевые и железистые конкреции, карбонаты кальция, фосфаты кальция, рис. 1) [4, 5]. Таким образом, биоминералогия как генетическая наука исходит из того, что все неживое, возникшее их живого, является его частью, и эти части тесно взаимосвязаны. Главным объектом исследования биоминералогии в настоящее время является минерально-органический агрегат, состоящий из органических веществ и минеральных индивидов, имеющих определенную форму, размер, строение, состав и свойства [10]. Рис. 1. Следы бактерий на поверхности фосфатов в кальция (СЭМ).Специфика и парадокс биоминеральных образований в том, что их развитие связано не с физическими и химическими параметрами, что характерно для классической минералогии, а с биохимическими законами развития живой клетки. В живом организме физические и химические законы тесно связаны с биохимическими, и в ряде случаев (и довольно часто) имеют лишь подчиненное значение. Минерально-органические агрегаты имеют кристаллическое строение, биогенные кристаллы минеральных структур рассматриваются как реальные кристаллы. Однако в ряде случаев биогенные кристаллы могут иметь различного рода дефекты. В основном это объемные, очень малые по сравнению с величиной кристалла нарушения правильного пространственного размещения атомов в кристаллической решетке. Рис. 2. «Камень» на зубе собаки с характерной слоистой структурой, прозрачный шлиф, николи ||, поле зрения – 1 мм.Биогенные кристаллы часто не имеют правильной кристаллографической формы, что объясняется их сложением из более мелких кристаллитов, которые, как и весь кристалл, обволакиваются пленкой органической матрицы. Органическая матрица осуществляет биорегуляцию кристаллобразования. Многие кристаллы обладают блоково-мозаичными и выпуклыми гранями, образующимися на заключительных этапах их роста. С жизнедеятельностью грибов и бактерий связано образование травертинов (известковых туфов), состоящих из кальцита и арагонита. Также кальцит осаждается бактериями на корнях растений, водорослях, мхах, в соляных грязевых озерах, в лиманах, для гетеротрофных бактерий кальцит является источником углерода. Весьма характерно обрастание кальцитом гравия, дресвы, находящихся в верхней части почвенного профиля вплоть до образования кальцитовых корок на поверхности щебня различных горных пород в степных районах. Образование океанических железо-марганцевых конкреций также связано с жизнедеятельностью бактерий [6]. Разрушение известняка, штукатурки, кирпича различными микроорганизмами хорошо известно [8, 9]. Н.Г. Сомовой отмечено, что скорость разрушения 1 грамма крупнопористого известняка различными чистыми культурами грибов составляет от 9 до 27 лет (при содержании органического углерода 0,07%), при уменьшении содержания органического углерода (до 10-3 %) скорость разрушения возрастает в среднем в три раза. При количественной оценке разрушенных образцов отмечено, что микробная биомасса может составлять до 130 мг в 1 грамме разрешающегося материала, т.е. 1,6 мг/см3 [8]. Образование кремнезема в клетках растений (фитолитов, или биолитов) - широко распространенный процесс. В растительных клетках формируется опал в виде различных по форме и размеру включений. Фитолиты, весьма хорошо сохраняющиеся в почвах, в том числе и погребенных, служат индикаторами палеогеографической обстановки, позволяют реконструировать биоклиматические и почвенные условия в древности. Наиболее известный биоминерал, образующийся и в настоящее время - это жемчуг, продукт жизнедеятельности двустворчатых моллюсков («жемчужниц»). Жемчуг в обычных условиях сохраняется 300 лет, при хранении в музейных условиях до 500-600 лет, и крайне редко, при изолировании от влаги и воздуха сохраняется тысячи лет. Например, известен жемчуг, найденный в развалинах Помпеи (79 г. до н.э.). Иногда жемчужины сохраняются в морских осадках имеющих возраст десятки и сотни миллионов лет. Н.П. Юшкин выделил шесть типов биоминералов: биоминералы организмы (вирусы и неклеточные структуры); ортогенные минералы (сформировавшиеся в живых организмах); биоминералы, сформировавшиеся вне живого организма; биоминералы, внедренные в организмы; биоминералы, образовавшиеся в следствие кристаллизации и химических превращений биоорганики; биоминералы, возникшие в результате кристаллизации биоминералоидов. Более подробно биоминералы рассмотрены в классической работе Н.П. Юшкина «Структура и проблемы биоминералообразования» [10]. Таким образом, изучение вопросов биоминералогии, биоминералов, и, как отмечал Н.П. Юшкин «…перспективно не только с позиций совершенствования геологической теории и общей концепции естествознания… Использование биоминеральной информации, несомненно, будет способствовать совершенствованию и углублению прогнозно-поисковых методик, знаний о ряде видов минерального сырья» [10].Литература1. Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера. – М.: Наука, 1994.2. Вернадский В.И. Избранные сочинения. Т. 1. – М.: Изд. АН СССР, 1954.3. Гинзбург И.И. Роль микроорганизмов в выветривании пород и образовании минералов /Кора выветривания. Вып. 1. М.: Изд. АН СССР, 1952. – С. 239-248.4. Каздым А.А. Техногенные отложения древних и современных урбанизированных территорий (палеоэкологический аспект). М.: Наука. 2006. – 158 с.5. Каздым А.А. Техногенез и проблемы биоминералообразования // Минералогия и жизнь: Происхождение биосферы и коэволюция минерального и биологического миров, биоминералогия. Материалы IV-ого Международного семинара. Сыктывкар, 2007. – С. 99-101.6. Лысюк Г.Н. Бактериальные структуры океанических железо-марганцевых конкреций. Сыктывкар, Геопринт, 2003. – 17 с.7. Кораго А.А. Введение в биоминералогию. – СПб.: Недра, 1992. – 280 с.8. Сомова Н.Г. Структура микробных сообществ, развивающихся на поверхности каменных памятников архитектуры. Автореферат на соискание ученой степени канд. биол. наук. М., 1999. – 29 с.9. Сомова Н.Г., Добровольская Т.Г., Зенова Г.М., Ивановский Р.Н. Микробное заселение поверхности каменных строений: синэкологичсекий аспект // Микробиология, т. 68, № 5, 1998. – С. 678-693.10. Юшкин Н.П. Структура и проблемы биоминералогии. Сыктывкар, Геопринт, 2003. – 19 с.11. Яхонтова Л.К., Зверева В.П. Основы минералогии гипергенеза. Владивосток: Дальнаука, 2000. – 334 с.^ БИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА СОСТОЯНИЯ ПОПУЛЯЦИЙ МОЛЛЮСКОВ В ПРИРОДНЫХ ВОДОЕМАХ И ЗОНАХ ГЕОТЕХНОГЕНЕЗАО.К. Клишко1, Н.В. Бердников2, Д.В. Авдеев21Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН, Чита, Россия, amelik2@mail.ru2Институт тектоники и геофизики ДВО РАН, Хабаровск, Россия, nick@itig.as.khb.ru^ BIOGEOCHEMICAL DIAGNOSTICS OF MOLLUSKS POPULATIONS’ STATE AT THE NATURAL RESERVOIRS AND THE ZONES OF GEOTECHNOGENESISO.K. Klishko 1, N.V. Berdnikov 2, D.V. Avdeev 21Institute of Natural Resources, Ecology and Criology SB RAS, Chita, Russia, amelik2@mail.ru2Institute of Tectonics and Geophysics, Far East Branch RAS, nick@itig.as.khb.ruThe biogeochemical diagnostics of ecologo-toxicological state of organs, organisms and population of mollusks on a whole allow to estimate the level of accumulation of heavy metals in their tissue to define the degree of danger for their function at zones geotechnogenesis. Проблема усиления техногенного загрязнения водоемов требует эффективной оценки состояния крупных двустворчатых моллюсков, представляющих значимый компонент экосистем в детоксикации и биологическом очищении вод. Одной из причин снижения численности двустворчатых моллюсков является опасное и угрожающее экотоксикологическое состояние их популяций, обусловленное накоплением высоких концентраций токсичных элементов в тканях организма [3–5]. В числе загрязняющих веществ, поступающих в водоемы, наиболее опасными для гидробионтов являются ионы тяжелых металлов (ТМ), обладающие высоко токсическим и кумулятивным эффектом [6]. Крупные двустворчатые моллюски, как эффективные фильтраторы, накапливают в своем теле значительные концентрации ТМ, адекватно реагируя на повышение их содержания в водной среде. Разработанный новый эффективный метод определения экотоксикологического состояния (ЭС) донных беспозвоночных, дает возможность использовать моллюсков в качестве надежного биогеохимического индикатора уровня опасности для устойчивого функционирования гидробионтов [4]. Известно, что многие из ТМ являются жизненно необходимыми для живых организмов, выполняя определенную роль в метаболических процессах [1]. Накопление в тканях животных высоких концентраций ТМ оказывает токсическое действие, вызывая нарушения в ионообменных процессах организма и, как следствие, отклонения в развитии, проявления патологии, канцерогенеза, мутагенеза, повышенную смертность [3–5]. Целью данной работы было определение ЭС популяций двустворчатых моллюсков, их органов и тканей в зависимости от накопления ТМ в диапазоне градиента их содержания в водной среде. Актуальность работы определяет высокая экологическая значимость этих моллюсков для водных экосистем. Диагностика их ЭС необходима для выявления негативного воздействия аккумуляции ТМ и принятия необходимых природоохранных мер для сохранения устойчивого функционирования моллюсков, как наиболее значимого компонента экосистем в детоксикации вод. Материалом для исследования послужили комплексные данные по концентрации ТМ в воде и их накоплению у моллюсков из природного водоема (оз. Арей), водоема-охладителя Читинской ТЭС (оз. Кенон) и трансграничного участка р. Амур (от г. Благовещенска до г. Хабаровска), испытывающего значительное техногенное загрязнение. Объектами исследования были популяции крупных двустворчатых моллюсков жемчужниц (Dahurinaia) и перловиц (Unio, Nodularia). Анализы по определению содержания химических элементов в воде и тканях моллюсков выполнены в Институте тектоники и геофизики ДВО РАН методом ISP-MS (прибор ELAN DRC II, Perkin Elmer, США). Высушенные и растертые (до 200 меш) пробы мягких тканей и раковин предварительно растворялись с помощью системы кислотно-микроволновой пробоподготовки Multiwave 3000, Anton Paar, Австрия. Всего для химических анализов использовано 258 экземпляров разных размерно-возрастных групп и видов моллюсков. Статистический анализ данных по биоаккумуляции ТМ у моллюсков выполнен с помощью пакета программы MS Excel. В результате исследования выявлено, что интегральное накопление ТМ в мягких тканях моллюсков в среднем для популяций разных видов варьирует в диапазоне 7,9–19,7, в раковине – 1,5–4,9 г/кг сухой массы (рис. 1). Выявлено, что абсолютные величины концентраций ТМ в теле и раковине моллюсков не отражают токсическую опасность их состояния. Как показали исследования, ЭС животных в зависимости от накопления в их теле и содержания в среде ТМ эффективно отражает показатель экотоксикологического состояния (ПЭС) [2-5]. ПЭС популяций зависит от обогащения тканей организма ТМ и интенсивности их накопления, закономерно изменяется в диапазоне содержания ТМ в среде (рис. 1). Рис. 1. Осредненные для популяций двустворчатых моллюсков интегральное накопление ТМ и изменениеПЭС. 1– жемчужницы, 2 – беззубки (оз. Арей); 3–4 и 5–6 – перловицы р. Амур (выше устья р. Сунгари); 7 – перловицы из водоема-охладителя Читинской ТЭС (оз. Кенон).ЭС популяций моллюсков определяет ЭС отдельных особей и их органов, выполняющих различные функции: дыхания, пищеварения, движения, размножения и др. Биоаккумуляция ТМ в тканях однотипных органов исследуемых видов моллюсков из водоемов и участков с различным уровнем техногенного загрязнения имеет существенные различия. Наиболее высоких концентраций ТМ достигают в жабрах и ноге жемчужниц из оз. Арей с относительно низким их содержанием в среде (рис. 2а). У перловиц из Амура, на участке с высоким содержанием ТМ в придонных водах (ниже устья р. Сунгари), максимальное накопление их отмечено в печени самок и жабрах самцов, а минимальное – в ноге (рис. 2б). При этом концентрации элементов в тканях разных органов существенно различаются. Mn, Zn, Ba, Sr, Co больше накапливаются в жабрах, Fe, Cu, Pb – в печени ноге и мантии, Ni – в мышцах (таблица). Рис. 2. Концентрация ТМ (г/кг сухой массы) в тканях органов моллюсков: а – жемчужницы из оз. Арей, б – перловицы из трансграничного участка р. Амур (ниже устья р. Сунгари). Значимость отдельных элементов для ионообменных процессов в разных органах моллюсков выражается коэффициентом обогащения (КО), а удельная интенсивность их накопления (УИН) отражает еще и уровень содержания ТМ в среде. Наиболее обогащены ТМ ткани жабр и мантии самцов перловиц, а у самок – жабр и мышц-замыкателей (рис. 3). Печень самок, содержащая максимально высокие концентрации Fe и пр. ТМ, имеет самые низкие значения поэлементных и суммарных КО и УИН. Выявлено, что отношение КО/УИН представляет ПЭС любого уровня организации животных [2-5]. Таблица Концентрация ТМ в тканях органов моллюсков (мг/кг сухой массы) Элементы Мантия Жабры Печень Мышцы Нога Раковина Ж е м ч у ж н и ц ы (Dahurinaia), оз. Арей (n = 3) FeMnZnBaSrCuCdCoNiTiMoPbCr 67753927 161 810 335 24,11 0,53 1,11 0,000 3,14 0,31 1,928,50 48532648535819511548 20,74 0,92 3,34 0,000 94,10 1,34 2,5310,23 3841 7580 236 701 471 27,32 0,74 1,12 2,52 2,13 0,36 1,3254,9 2306 3985 118 410 262 11,04 0,33 0,74 8,74 6,03 0,17 1,1519,21 20643 7881 195 1970 744 12,13 0,69 1,83 0,000 15,23 0,59 3,4412,24 3324,65 544,78 8,91 68,46 896,05 20,06 0,002 1,35 1,49 173,32 0,04 0,331,56 П е р л о в и ц ы (Nodularia), р. Амур ниже устья р. Сунгари (n = 18) FeMnZnBaSrCuCdCoNiTiMoPbCr 1022-21121827-165694-100242-254151-152 12,2-11,1 0,78-1,17 1,22-1,62 7,23-22,00 67-98 0,32-0,53 0,72-2,259,42-34,33 2116-1380 4357-1729 154-89 651-279 356-417 7,04-10,0 1,06-0,93 1,70-1,42 8,11-4,03 98-92 0,53-0,40 1,44-1,3312,41-4,34 3630-7056 1210-1302 94-167 227-238 111-138 10,52-16,32 1,41-3,14 1,87-2,71 19-28 248-301 1,17-1,37 3,82-4,6230,6-45,02 1923-2098 700-1656 58-99 114-253 61-149 7,12-11,04 0,64-1,17 1,33-1,62 45,07-22,00 122-99 0,80-0,53 1,93-2,1980,12-32,98 732-773 279-218 57-62 58-64 29-28 6,42-8,51 0,34-0,61 0,54-0,68 3,42-2,93 19,91-19,43 0,33-0,44 0,58-1,133,92-2,85 2175,49 151,19 25,91 51,97 886,98 22,12 0,02 1,15 0,14 161,84 0,01 1,910,97 Примечание: n – число про