Гипсолюбка ищет медь, журнал Химия и жизнь 11, 196

Гипсолюбка ищет медь
т. МОИСЕЕВА, Географический факультет МГУ
Долгим путем идут к открытиям геологи, дорога цена их неудач. На помощь приходят смежные с геологией науки - и в их числе геоботаника. Дешевизна работ и быстрота ориентировки принесли заслуженный успех гидроиндикации - поискам воды по растениям, галоиндикации - поискам солей. Мы хотим рассказать о наиболее трудной и малоизученной области геоботаники - индикации металлов. О на-деждах, столько раз оправданных растениями, и о тупиках, из которых до сих пор не нашли выхода. О том, что может, а что пока не может знать металлоботаник, и о его помощи геологам в поисках руды.
Первыми металлоботаниками стали рудокопы XIV- XV веков, когда они начали приглядываться к травам, кустам, деревьям, растущим над рудными жилами. Из этих наблюдений родились многочисленные народные поверья: орешник, крушина, рябина, например, считались в Западной Европе указателями драгоценных камней и руд; пихта, сосна, ель в России - золота; некоторые виды луков - золота и серебра. Верили, что если в горах есть минерал нефрит, то ветви деревьев обвисают. Насколько серьезно в старину расценивали возможность отыскивать руды по растениям, свидетельствует хранящаяся в историческом архиве наказная грамота XVII века царя Алексея Михайловича дьяку Желя-бужскому, которого послом направляли, «чтобы ему промышлять в Англии травы, кои на золотых и серебряных рудах растут».
Первые специальные, еще наивные работы, посвященные описанию растений металлоносных почв, появляются в конце XVIII - первой половине XIX веков в Германии.
В середине XIX века немец-. кий ботаник Форхгамер и его ученики впервые ввели понятие о «цинковой» и «марганцевой» флорах, отметив постоянных и верных спутников цинка и марганца: галмейную фиалку, ярутку, зостеру, фукус. К этому же времени относятся первые упоминания о таких широко известных теперь инндикаторах свинца, хрома и меди, как аморфа, асплениум, noликарпа.
Придирчивый анализ индикаторов начался в конце XIX - начале XX века. После «чистки» число индикаторов заметно сократилось, и сейчас геоботаники насчитывают примерно 212-215 видов. Из них несомненных индикаторов (по сведениям советского геоботаника Н. Г. Несветайловой) - всего 54. Это значит - выявлены, специально изучены и применены в геологической практике. Остальные - возможные или сомнительные индикаторы.
Но найти даже несомненные растения-индикаторы - это еще далеко не все.
Нужно еще подробно изучить характер связи индикаторов с рудой, исследовать признаки и особенности всей растительности в области месторождения. Занялись этим только в последние десятилетия, хотя индикация полезных ископаемых по растительности была введена в практику как самостоятельный метод еще в 1937 году немецким ботаником Дорном.
Отношение к методу менялось: 30-40-е годы - индикация руды по растениям признана не очень перспективной; 40-50-е - начало 60-х - реабилитация метода: с его помо-щью в эти годы открыто не одно месторождение; 60-е годы - снова заметный «холодок» у геологов к индикационной ботанике. Скоро ли «потеплеет»? Сейчас самые верные рыцари индикационной ботаники, которых не смущают немалые трудности ее, - зто советские и американские ученые. В СССР и США определились три индикационных направления: собственно ботанико-индикационное, микробиологическое и биогеохимическое.
Самое привлекательное, конечно, собственно ботаническое направление - оно не требует ни озоления растений для анализа, ни использования химических реактивов.
Индикаторы-универсалы угадывают руду точно, «с первого попадания», угадывают везде, где растут, даже за пределами континентов, где были впервые встречены. Это кротолярии, родом из Катанги - указатели тяжелых металлов, марганца, кобальта; смолка и армерии из ГДР - указатели медноцинковых руд, несколько видов астрагалов иэ США - индикаторы селеново-урановых руд. Жаль только - их немного, около 40 видов.
Гораздо чаще картина совсем другая. Мексиканский мак эшольция - точный указатель меди для Аризоны - в Монтане сменяется одним из видов дуба - индикатором тех же медных руд. Алтайская медь безошибочно опознается гипсолюбкой Патрэна - растением из семейства гвоздичных, для поисков же забайкальской меди гипсолюбка бесполезна. Капризный, непостоянный «нрав» этих индикаторов (геоботаники называют их локальными) неизбежен, потому что от области к области, от страны к стране меняются климат, почва, геология и, следовательно, виды растительности. Вероятность того, что медь Катанги укажут шведские медные индикаторы, ничтожна. Это был бы редкий случай универсального индикатора, «прорвавшегося» сквозь климатический барьер из Европы в Африку.
Но мало того, что многие индикаторы - локальные. Очень часто одно и то же растение связано сразу со многими элементами. В Катанге известно растение напака, которое указывает в одном случае медь, в другом - марганец. В каком же случае марганец, а в каком медь? Оказывается, у напаки есть спутники: на меди - хаму-ма ниаструм, на марганце - меховия. Уточняют они.
Индикацию ведут не только по отдельным растениям. Вот похожая на просеку полоса среди леса. Но деревья никто
не вырубал, просто им не дала вырасти здесь цинковая жила, обнаруженная именно по зтому признаку в США, в штате Теннесси. В штате Арканзас по тому же признаку открыт сульфат стронция. На платиновой руде в Трансваале и на хромовых месторождениях в штатах Мэриленд и Пенсильвании вообще нет никакой растительности. «Плешины» эти, - как правило, безошибочный признак, ведущий геоботаника к платине, хрому, урану, хотя и в этом случае часто не так уж просто решить, платина ли, например, тут виновата или бедные питательными веществами ультраосновные породы. Породы же меняются от места к месту, поэтому «плешины» - тоже локальные индикаторы: могут быть, а могут и не быть. В самом деле, на алмазоносной кимберлитовой породе в Юж-ной Африке - плешины, а на тех же породах у нас в восточной Сибири - густые леса.
И, наконец, еще один признак, часто приносящий успех в поисках,-растительные патологии: искривление стеблей, по-бурение листьев, изменение окраски венчика и т. д.
Уродство растения - «мета» руды. Причем каждый элемент «уродует» по-своему. Вот несколько примеров.
БОР. Растения растут гораздо медленнее, их листья белеют - зта болезнь называется «хлороз», стебли краснеют, замедляются сроки созревания семян, на стеблях образуются наросты.
МАРГАНЕЦ. Прежде все-то бросается в глаза изменение окраски цветов у гвоздик и астр - она становится темно-пурпуровой.
МЕДЬ. Тоже изменяется окраска цветов - в этом случае преобладает синий цвет Часто на лепестках цветов по-
ЯВ.ЛЯЮТСЯ необычные черные полосы (например, у мака), краснеет стебель, иногда растение распластывается по земле.
УРАН, РАДИЙ, ТОРИЙ И ДРУГИЕ РАДИОАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. Они причиняют растениям наиболее тяжелые «увечья». Действуя на генеративные органы, «путая» постоянное для каждого вида число хромосом в ядре клеток, они расшатывают наследственность вида. Облученное растение часто дает нежизнеспособные семена, Если из семян все же вырастают растения, то сильно отличающиеся от материнского: другой цвет венчика, увеличенное или уменьшенное число лепестков и тычинок, странная форма плода. Меняются и размеры растений: при слабом облучении возникают гиганты, при сильном - карлики, распластанные по земле.
Плохо, что одни и те же признаки - хлороз, ржавость листьев, гигантизм - могут повторяться для разных элементов. Именно это осложняет индикацию. Как определить, что вызвало хлороз - цинк, медь или свинец? И опять выручают спутники признака: хлороз плюс усиленное опушение - присутствие бора, хлороз плюс недоразвитие цветов - уран. Но иногда и в этом случае верный ответ маскируется так называемыми болезнями «недостатка». Дело в том, что хлороз может развиваться у растения при недостатке железа, «белая чума» у злаков - при недостатке меди, гниль сердцевины у свеклы - при недостатке бора.
Значит, симптом и в случае «болезни избытка» меди, кобальта, цинка, и в случае «болезни недостатка» железа может быть один и тот же — хлороз. Справку дает уже физиология растений. Оказывается, что медь, кобальт, цинк и марганец враждуют с железом. Если в избытке, например, медь, то железо растением не усваивается.
В свою очередь, там, где железо, - растению не страшны «отравления» медью - она не поглощается растением. На медном месторождении Алтая, казалось бы, растительные патологии должны быть непременно. Но высокое содержание железа в коренных породах нейтрализует «медный яд», и дело обходится без растений-уродцев. У индикатора этого месторождения гипсолюбки - нет никаких патологий. Сгущения или разрежения гипсолюбки служат поисковыми признаками концентрации меди: где гипсолюбка растет целыми полянами - меди много, где разреженно - меньше. Карта этих полян послужила геологам для уточнения места бурения при поисках меди.
Итак, у растения на месторождении обнаружен тот или иной признак. Теперь надо выяснить, действительно ли он связан именно с рудой, надежен ли этот признак в поисках металла. Насколько этот признак достоверен? Геоботаник решает это на паре «контрастных участков». Один участок - месторождение, в пару к нему выбирают участок с таким же геологическим строением, почвой, уровнем подземных вод и другими природными показателями. Разница между ними только в том, что в одном есть металл, в другом - металла нет. Если на «пустом» участке у растений нет никаких уродств и, наоборот, на месторождении они есть и повторяются с достаточной частотой, то исследователь приходит к выводу: уродства связаны именно с металлом. А теперь надо попытаться эти же уродливые растения отыскать вдалеке от этого месторождения, в радиусе, скажем, нескольких десятков километров: ведь по ним можно обнаружить и новые жилы зтого месторождения, если только индикационный признак по каким-либо причинам (а их, как мы убедились, к сожалению, немало) в зтих местах «не захочет» затаиться. Исследователю трудно предугадать все возможные коррективы природы. Тем не менее «послужной
список» индикационной геоботаники насчитывает десятки месторождений. Кроме того, простота метода делает его доступным и не только для геоботаников. В самом деле, разве только геоботаник мог увидеть желтые листья деревьев на железистых известняках (по этому признаку открыты большие месторождения в СССР и США) или отметить хлороз хлебов на цинконосных доломитах?
Очень важна первично-опознавательная информация «с мест», источником которой могут стать и геологи, и колхозники, и юннаты-естественники. Анализировать же их будет специалист, отбрасывая случайные признаки и исключая упрощенное толкование их.
Но поток информации должен поступать сразу с нескольких сторон. Наилучший эффект дают комплексные экспедиции, в состав которых входят геоботаники, геохимики, геофизики. За ними - будущее.
Более подробно об индикационной геоботанике можно прочесть в книге И. Г. Несветайловой «Ботанические показатели полезных ископаемых» (Москва. 1965 г.).