Scientific journal

Fundamental research

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,798

С точки зрения биогеохимии растений представляет интерес изучение корреляционных связей между элементами, что позволяет выявить их взаимоотношения в органо-минеральных комплексах растений. Корреляционные связи между элементами влияют на характер концентрирования элементов растительностью [1, 2].

Материалом для исследований явились листья древесных пород и травянистая растительность, отобранные при биогеохимических исследованиях, предпринятых на южном и юго-восточном склонах Большого Кавказа. На основе спектрального анализа золы листьев определено содержание Cu, Pb, Zn, Co, Ni, V, Cr, Mn, Ti и выполнен корреляционный и кластерный анализы, на основании которых выявлены ряд закономерностей во взаимоотношениях между элементами в условиях фоновых ландшафтов и в условиях природно-аномальных ландшафтов (колчеданные месторождения).

На основе кластерного анализа, который является методом группировки содержаний элементов с помощью коэффициентов корреляции, наиболее определенно выявляется ассоциация (Mn-Cr-Ni-Cu), существенная на 1% уровне значимости (табл.1), причем наиболее сильными являются связи Mn-Cr и Mn-Ni.

Таблица 1. Кластерный анализ

Пример парных коэффициентов корреляции между элементами приводится в таблицах 2 и 3. На основе представленных результатов выявляются следующие особенности корреляционных связей Mn: 1) устойчивая положительная зависимость между содержанием Mn-Cr и Mn-Ni; 2) неустойчиво выраженная зависимость Mn с Cu и Pb; 3) единичные связи и практически отсутствие связей Mn с Ti, Zn,Co,V (отсутствие связей с Co и V может быть связано с низкой частотой их обнаружения при спектральном определении). В итоге выявляется ассоциация Mn-(Cr, Ni) Cu, Pb.

Таблица 2. Корреляционные связи Mn в растительности фоновых ландшафтов, существенные с 5% уровнем значимости

Таблица 3. Корреляционные связи Ni в растительности фоновых ландшафтов, существенные с 5% уровнем значимости

Для Ni характерны многосторонние устойчивые связи с Cu, Cr, Mn, Pb и отсутствие связей с Ti. Связь Ni-Zn отчетливо выявляется в травянистых видах растительности. В листьях древесных пород связь Ni-Zn достигает уровень существенности только в единичных случаях, причем встречаются отрицательные зависимости. Исходя из этого принципа (устойчиво выраженные зависимости, неустойчивые зависимости, которые присутствуют в 20-50%-х повторностей, отсутствие зависимости), выявлены и в таблице 4 представлены следующие особенности корреляционных связей между элементами в растительности (в скобках - устойчивые связи): Mn-(Cr, Ni) Cu, Pb; Cr-(Mn, Ni, Ti) Pb; Ni-(Cu, Cr, Mn, Pb); Zn-Pb; Pb-(Ni) Cr, Cu, Zn, Mn; Cu-(Ni) Pb, Mn; Ti-(Cr). Таким образом, в растительности региона в условиях геохимического фона достоверно установлена тесная корреляционная зависимость между Mn-Cr, Mn-Ni, Cu-Ni, Cr-Ti, Cr-Ni, Pb-Ni, что, возможно, связано с общими физиологическими функциями.

Таблица 4. Корреляционные связи между элементами в растительности

Среди изученных элементов Zn относится к элементам, для которого выявлена только устойчивая положительная зависимость с Pb. С остальным кругом исследованных элементов зависимости Zn относится к категории единичных и, кроме того, среди них в листьях древесной растительности встречаются отрицательные на уровне значимости, зависимости Zn с Ni, Cu, Cr, Mn, Ti. Возможно, это свидетельствует об антогонистических отношениях между Zn и Ni, Cu, Cr, Mn, Ti. Вместе с тем для травянистой растительности характерны положительные, на уровне значимости, связи Zn с Cu и Ni. По результатам корреляционного анализа содержание Ti в растительности тесно связано с содержанием Cr и практически не связано с содержанием остальных элементов, причем среди единичных связей Ti c Ni, Mn, Zn, Cu встречаются и отрицательные зависимости. Корреляционный анализ не выявляет устойчивых связей Co: на уровне единичных нестабильных связей проявляется зависимость содержания Co от содержания Cu, Zn, Mn. Анализ корреляционных связей показывает, что Pb в биологических структурах листьев имеет разносторонние, но не устойчиво выраженные связи с Cr, Cu, Zn, Mn и наиболее устойчивой является связь Pb-Ni. На основе корреляционного анализа выявляется, что связи Cr наиболее устойчиво проявляются с Mn, а также с Ni и Ti, образуя ассоциацию Cr-(Mn, Ni, Ti) Pb. Содержание Cr практически не связано с содержанием Cu и Zn. Для корреляционных связей Cu характерна устойчиво выраженная зависимость между содержанием Cu и Ni. Вторую группу составляют Pb и Mn, связи которых с Cu не устойчивы. Содержание Cu не связано с содержанием Ti и Cr. Связь Cu-Zn стабильно выражено только в травянистой растительности.

В растительности колчеданных месторождений южного склона Большого Кавказа наблюдаются определенные изменения в корреляционных закономерностях, обязанных изменению в концентрации элементов в растительности, произрастающей на месторождениях. В этих условиях в листьях древесных пород и в разнотравье Кацмалинского, Кацдагского, Катехского, Филизчайского месторождений отсутствует зависимость Cr-Ni, устойчиво выраженная на фоновых ландшафтах. В листьях древесных пород на Кацмалинском месторождении практически отсутствуют связи Pb-Zn, Pb-Cu, Pb-Cr, Pb-Ni, которые стабильно присутствовали в растительности безрудных участков.

Таким образом, ориентируясь на кластерный анализ и парные коэффициенты ранговой корреляции, выявлены следующие особенности корреляционных зависимостей между элементами в структурах листьев древесной и травянистой растительности, произрастающей на естественно-эволюционных почвах: выделены устойчиво выраженные связи Mn-Cr, Mn-Ni, Cr-Ni, Ni-Cu, Cr-Ti, Pb-Ni и выявлено изменение корреляционных зависимостей в растительности месторождений в зависимости от типа оруденения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Ковальский В.В., Грибовская И.Ф., Гринкевич Н.П. Роль геохимических условий среды в концентрировании микроэлементов растениями // Тр. биогеохимической лаборатории, М., 1974, T. 13, C. 144-179.
2. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М., 1999, 763 с.