ОСОБЕННОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ СТРУКТУР" КОРОК" ОРГАНО
advertisement
Вестник Совета молодых учѐных и специалистов Челябинской области №3(10) 2015 63 УДК 574.42 ОСОБЕННОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ СТРУКТУР "КОРОК" ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ, БИООРГАНИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ И ВИДОВ-ДОМИНАНТОВ ВХОДЯЩИХ В СОСТАВ ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ ПОЛУЧЕННЫХ В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ К.А. КОРЛЯКОВ, ФГБОУ ВПО ЧелГУ, г. Челябинск, Россия e-mail: korfish@mail.ru Аннотация Изучено формирование "корок" глинистых минералов при внесении различных концентраций гуминовых веществ, жирных кислот, углеводов, белков и различных видов водорослей и цианобактерий. В качестве глинистых минералов использовались каолинит, глауконит, вермикулит, бентонит. Ключевые слова: глинистые минералы, органические вещества, водоросли, цианобактерии, связывание частиц, адсорбция, органо-минеральные агрегаты. Актуальность. В ходе опустынивания и высыхания почв и донных отложений водоемов образуются "корки" представляющие из себя органо-минеральные агрегаты, состоящие преимущественно из глинистых минералов, органических молекул и высохших тел живых организмов [2]. Высохшие агрегаты имеют форму округлых сегментов различной толщины. Данные "корки" при высыхании образуются, как в присутствии живых организмов, так и без них. Более крупные песчаные частицы при высыхании "корок" не образуют. В связи с постоянным увеличением доли пустынных территорий большой интерес представляет характер и условия возникновения данных органо-минеральных агрегатов. Целью работы являлось выявление обстоятельств влияния различных органических веществ и типичной фауны обитающей на глинистых минералах на структуру высохших органо-минеральных агрегатов. Материал и методика. При исследовании в чашки петри, пластиковые чашки и пробирки помещались различные глинистые минералы: каолинит, бентонит, глауконит, вермикулит. После чего в контрольные емкости заливалась вода, а в экспериментальные также добавлялись различные концентрации органических веществ, водоросли и цианобактерии. Далее емкости помещались под люминесцентные лампы и экспозировались до полного высыхания. Другие емкости с органическими веществами и без них ставились на теплые предметы без дополнительного освещения для ускорения высыхания. Из водорослей использовались культуры Ulotrix sp. и Spirogyra sp. В качестве цианобактерий использовались Stigonema sp. Phormidium sp. Также на глинистых минералах выращивались дрожжи. Результаты. Корки раздробленные на сегменты образовывались, как в присутствии органических веществ и живых организмов, так и без них. С уменьшением толщины сегмента корки глинистых минералов уменьшалась площадь этих сегментов. Наибольшую сегментированность проявляли бентонит и глауконит, каолинит трескался в меньшей степени. Глинистые минералы в присутствии отдельно органических веществ и отдельно живых организмов проявляли схожие свойства. Жирные кислоты отличающиеся наименьшими размерами и молекулярной массой (капроновая, сорбиновая) проявляют большую активность в связывании и изменении структуры агрегатов глинистых минералов. Причем при низких концентрациях жирных кислот глинистые минералы дробились в большем количестве на более мелкие кусочки (рис. 1). С увеличением концентрации площадь раздробленных сегментов увеличивалась и увеличивалась их толщина (рис. 2). Гуминовые кислоты при концентрации 3 мг и выше способствуют образованию тонкой пленки 63 64 Вестник Совета молодых учѐных и специалистов Челябинской области №3(10) 2015 глинистых минералов подобно той, которая образуется при взаимодействии глинистых минералов и биопленок микроорганизмов и водорослей (рис. 3, 4). Белок коллаген проявлял наибольшую агрегированность и связанность молекул между собой (рис. 5). Когда концентрация коллагена была достаточно высокая образовывалась континуальная пленка с глинистыми минералами подобно той, что образуется при взаимодействии с гуминовыми кислотами. Особенности образования пленки цианобактерий на поверхности глинистых минералов характеризуются невысокой степенью адсорбции мелких минералов на поверхности пленки, тогда, как большая часть пленки остается свободной. Что было выявлено нами ранее с использованием электронной микроскопии [1]. Нитчатые водоросли при взаимодействии с глинистыми минералами способствовали большей сегментации корок глинистых минералов находящихся непосредственно под сеткой водорослей (рис. 6). Причем эта закономерность наблюдалась, как на горизонтальных поверхностях, так и на горизонтальных (рис. 7). Водоросли также способствовали "растягиванию" глинистых минералов по поверхностям стеклянных и пластиковых субстратов. Дрожжи также способствовали большей дискретности глинистых корок (рис. 8, 9). Также в присутствии водорослей и гуминовых кислот наблюдалось уменьшение толщины различных глинистых минералов. Происходила особая организация органо-минерального комплекса вероятно связанная со специфичным упорядочиванием глинистых частиц минералов в пределах органических молекул и живых организмов. Заключение. Глинистые минералы в присутствии органических веществ биотического происхождения, также как и в присутствии живых организмов проявляют большую дискретность. Таким образом, биота способствует большей степени дробления органо-минеральных агрегатов. При этом различные органические вещества проявляют различную специфику дробления корок органоминеральных комплексов. Биота и биоорганические молекулы способствуют уменьшению толщины слоя глинистых минералов до 1 мм и менее, при котором наоборот наблюдается континуальность органо-минерального комплекса. Также наблюдается высокая степень связанности частиц заключающаяся в сложных изгибах характерных для биопленок и альгобактериальных матов, что может свидетельствовать об особой упорядоченности частиц глинистых минералов взаимодействующих с биотой. 64 Вестник Совета молодых учѐных и специалистов Челябинской области №3(10) 2015 65 Список литературы 1. Корляков К.А. Особенности жизнедеятельности микрофлоры и микрофауны в губках с различным диаметром пор // Вестник СМУС, выпуск № 2 (9) 2015 г. С. 2. Штина Э.А., Голлербах М.М. Экология почвенных водорослей. М.: Наука, 1976. 143 с. FEATURES STRUCTURE FORMATION "CRUSTS" ORGANO-MINERAL AGGREGATES IN THE DEPENDENCE ON FOSSIL, BIO-ORGANIC COMPONENTS AND DOMINANT SRECIES MEMBERS OF THE CLAY MINERALS OBTAINED UNDER EXPERIMENTAL CONDITIONS K.A. KORLYAKOV, Chelyabinsk State University, Chelyabinsk, Russia e-mail: korfish@mail.ru Abstract Studied the formation of "crusts" of clay minerals with the introduction of various concentrations of humic substances, fatty acids, carbohydrates, proteins, and various types of algae and cyanobacteria. As used kaolinite clay minerals, glauconite, vermiculite, bentonite. Keywords: clay minerals, organic substances, algae, cyanobacteria, particle binding, adsorption, organomineral units. 65
