Превращения марганца. Превращения алюминия

ПРЕВРАЩЕНИЯ МАРГАНЦА

Марганец относится к группе необходимых для жизни микроэлементов. Его потребности покрываются микродозами, а в условиях его избытка наблюдается токсический эффект. В почве марганец находится в рассеянном состоянии в разных формах, в том числе и в виде металлорганических комплексов. Как и железо, он имеет переменную валентность и по-разному подвижен в зависимости от этого. Мигрирует марганец в почве главным образом в двухвалентной форме, в этой же форме он и усваивается растениями и микроорганизмами. В трех- и четырехвалентном состоянии марганец входит в состав железомарганцевых конкреций.

Бактерий, аналогичных железоокисляющим хемолитоавтотрофам в природе не обнаружено, хотя известны микроорганизмы, способные к аккумуляции и отложению марганца.

Превращения марганца в почве включают процессы его мобилизации из устойчивых природных соединений — минералов почвообразующих пород, образование и разрушение металлорганических комплексных соединений, биогенное окисление и аккумуляцию микроорганизмами, восстановление. Наиболее изученный микроорганизм, участвующий в окислении и аккумуляции марганца, — Metallogenium. В окислительных процессах, разрушении минералов и в разложении органоминеральных комплексных соединений с марганцем участвуют почвенные грибы, гетеротрофные бактерии, простекобактерии рода Pedomicrobium. Восстановление окислов марганца осуществляют факультативно-анаэробные микроорганизмы, которые понижают окислительно-восстановительный потенциал среды. Специфических восстановителей марганца типа денитрификаторов нет.

ПРЕВРАЩЕНИЯ АЛЮМИНИЯ

Алюминий — один из наиболее распространенных элементов на нашей планете и по содержанию в земной коре стоит на третьем месте после кислорода и кремния. В почве он находится в составе первичных и вторичных минералов, гидроокиси и алюмоорганических соединений, которые взаимно связаны (рис. 63). Мобилизация алюминия из кристаллических решеток алюмосиликатных минералов происходит при участии почвенных микроорганизмов, метаболиты которых либо образуют комплексные соединения непосредственно с алюминием либо выносят другие элементы из минералов, а алюминий, освобождаясь, связывается в металлорганические комплексы продуктами разложения растений или гумусовыми кислотами почв. В основе такого преобразования лежат реакции хелатизации. В форме металлорганических соединений алюминий приобретает подвижность и мигрирует в широком диапазоне рН. Эти процессы наиболее выражены в почвах зон влажного климата и связаны с подзоло- и латеритообразованием. В подзолистых почвах алюминий мигрирует в виде комплексных соединений с гумусовыми кислотами и накапливается в значительных количествах в иллювиальном горизонте в форме алюмоорганических комплексов с фульвокислотами.

Рис. 63. Превращения алюминия (по Т. В. Аристовской, 1980)

Алюмоорганические соединения не только образуются в самой почве, но и поступают в нее с растительными остатками в виде комплексов алюминия с органическими кислотами, аминокислотами, белками. Далее в зависимости от экологических условий алюмоорганические соединения в

Рис. 63. Превращения алюминия (по Т. В. Аристовской, 1980)

Алюмоорганические соединения не только образуются в самой почве, но и поступают в нее с растительными остатками в виде комплексов алюминия с органическими кислотами, аминокислотами, белками. Далее в зависимости от экологических условий алюмоорганические соединения в почве претерпевают различные превращения: 1) выносятся за пределы почвенного профиля; 2) минерализуются; 3) закрепляются в составе гумусовых веществ. Первые два процесса характерны для почв влажных субтропиков, третий — для почв подзолистой зоны.

Процессы минерализации алюмоорганических комплексных соединений связаны с жизнедеятельностью почвенных микроорганизмов. Экспериментальных работ в этой области пока очень мало. Т. В. Аристовская с сотрудниками показала, что в разложении этих веществ участвует комплекс грибов с организмами группы микоплазм — Metallogenium. В присутствии органоминеральных соединений алюминия или железа гифы грибов Penicillium sp. в симбиозе с Metallogenium покрываются отложениями гидроокисей соответствующего металла. Из этого можно заключить, что в определенной экологической обстановке микроорганизмы типа Metallogenium могут участвовать в накоплении железа и алюминия, а также марганца (см. выше) в почвенном профиле.

Накопление железа и алюминия в почвах тропической зоны при выносе кремния и оснований является, по-видимому, результатом активного поглощения полуторных окислов растениями, которые «перекачивают» эти элементы из нижних горизонтов в верхние (Родин, Базилевич, 1965).