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生命中的化学元素
1.5.3.4 3-3-4 生命体中元素的主要来源之三:土壤岩石
3-3-4 生命体中元素的主要来源之三:土壤岩石

不仅仅是土壤能提供生命体以生命元素,岩石也同样能够,例如岩盐,而且地球的地壳构造活动的强度又能正好保证地幔与地壳之间的物质交流,这就使得整个土壤岩石圈能充分保证地表生物营养元素的供应。

在土壤中,元素组分平均含量居前的元素有:O,Si,Al,Fe,C,Ca,K,Na,Mg,N,Mn,P,S,Ba,Sr,F,Rb和Cl。很明显,这与生物体及人体的组成有着较大的差异。最典型的是Si和Al,它们并不是生物体中的主要元素,这显然与它们的化学性质有关。另外,还因为生物需要喝水,但并不直接“吃土”。

土壤的上层和下层其元素的分布是不一样的,这与雨水的淋洗和人类的活动有关。由于土壤的类型千变万化,因此各种元素的含量变化范围也就很大,同时还要受到剧烈的自然条件变化的影响(如地震、火山爆发、洪水、荒漠化等)。所以,一方土就养成一方人。

人体中的许多微量元素主要来自土壤,例如,我国存在着一条从东北到西南的呈狭长形的土壤低硒带,横跨包括北京在内的17个省、市、自治区的大部分地区。而土壤的低硒含量就成了该地区粮食、果蔬等农作物含硒量的决定因素,该地区的人群因此也就会缺硒。

在人类活动的影响下,土壤中还聚集着大量有毒、有害的污染元素,人体中的这些元素主要就来源于这里。通过食物链,人类食用了被有毒、有害元素污染的动植物,最终自身也遭到了污染。特别要注意的是,如同海洋生物一样,陆地上的一些植物也有着富集有害元素的能力,例如水稻能富集镉,野生蘑菇能富集镉、汞。四川农业大学报道了采集于四川凉山州的9种野生蘑菇及相关土壤中重金属Cd,Pb,Zn,Hg和As的含量,结果表明,野生蘑菇对Cd和Hg具有很强的积累能力。甚至在土壤中没有Cd和Hg检出的情况下,蘑菇中均测出了Cd和Hg,Cd含量高达28.3836毫克/千克,Hg含量最高为0.8607毫克/千克。

对于出门在外,古代人常有“水土不服”的说法,其病因其实就是各地环境中(水和土壤)的化学元素分布不尽相同而使得人暂时不适应。如果比这更进一步,由于地理环境造成某种元素的缺乏,就会导致严重的地方病。例如:克山病,其地理分布为沿着兴安岭、长白山、六盘山,一直到云贵高原、康藏高原,多出现在海拔200~2000米的山区丘陵地带,发病者多为吃当地粮的农民。1981年,我国有关方面宣布它是由缺硒所引起;甲状腺肿病,世界上最著名的发病区是安第斯山、喜马拉雅山、阿尔卑斯山,由缺碘所引起;大骨节病,常见于我国东北、西北、华北的山区,国外有西伯利亚、朝鲜和瑞典,海拔在500~1800米,只要迁入该地区即可获病,迁出者病情会自行消失,我国经调查后,认为主要还是由于缺硒;龋齿病(缺氟)以及牛羊等所患的各种畜牧病。

土壤对生命体的影响主要取决于土壤溶液的元素组成,这从下面的表3-6就可以看出。

表3-6 土壤溶液的组成

*H.J.M.Bowen,Trace Elements in Biochemistry(1966).

地质科学还证实了不同区域的矿物元素的辐射及微量元素对那个区域的所有生物都产生着特殊的作用。例如,分子结构不同的铜可影响生物的肤色(包括毛发颜色)、动物的皮毛、植物的颜色。不同的植物在不同地质的土壤上生长,会直接影响植物中微量元素的实际含量。它们事实上受土壤中所含元素的支配。对于人体来说,人体中的微量元素主要来自植物,因此在日常生活中,为了保证身体中微量元素的供应,我们当然要注意吃的植物品种尽量要多些才好。