Soil-biosphere interactions

• Autorzy: Franzle S.

Warianty tytułu

PL

Wzajemne odzdiaływania gleba-biosfera

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Soil is more than a source of nutrients and water and a solid support for plants, animals, fungi, bacteria... which live in or on it. The organisms rather change the biogcochemical features of soils especially as far as mobility and thus bioavailability vs. retention of essential and other metal ions are concerned. The interactions among soil and soil-dwellers to change living conditions in contact to soil account for phenomena of succession as well as for competition or changes in (net) primary productivity of a given area over time; there is a general trend of chemical development counter-acted by earthworms and some fungi only: the most stable compounds in soil (polyphenols) retain iron and copper to impede fungal growth. By means of the relationship between metal complex stabilities, bioconcentration factors and the electrochemical ligand parameter developed by this author, corresponding data for biorelevant ligands and such concerning eg REE (rare earth elements) and Al partition (partition coefficients used as a kind of benchmark) between soil and organisms can be combined to identify both the present state of some soil and the possible or additional risks imposed by deliberate measures such as liming and by ongoing soil burdening (eg due to acid rain).

PL

Gleba jest czymś więcej niż tylko źródłem substancji odżywczych oraz wody i miejscem życia dla roślin, zwierząt, grzybów i bakterii, które żyją w niej lub na niej. Organizmy mają wpływ na biogeochemiczne właściwości gleby, zwłaszcza na mobilność, a przez to na biologiczną dostępność oraz zatrzymywanie substancji niezbędnych i innych jonów metali. Oddziaływanie pomiędzy glebą a organizmami glebowymi może prowadzić do zmiany ich warunków życia i produktywności gleb oraz może prowadzić do rywalizacji; jest to ogólny trend przemian chemicznych, któremu przeciwdziałają dżdżownice oraz niektóre grzyby: najbardziej trwałe w glebie związki (polifenole) zatrzymują żelazo i miedź, co hamuje wzrost grzybów. Relacje między stabilnościami kompleksów metali, biokoncentracją metali i elektrochemicznymi parametrami ligandów np. REE (metali ziem rzadkich) i Al mogą być wykorzystane do opisu obecnego stanu gleby oraz jego zmiany i możliwego albo dodatkowego ryzyka związanego np. z wapnowaniem i rosnącym obciążeniem gleby (np. z powodu kwaśnych deszczy).

Słowa kluczowe

EN

soil differentiation; retention/extraction; metal ions; ligands; succession in ecosystems; bioinorganic chemistry

PL

bioindykator; jony metalu; chemia koordynacyjna; parametr elektrochemiczny ligandu; parametry jonu metalu; interakcja gleba-roślina; ważone dane biomonitoringowe

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 1, No. 1/2
• Strony: 23--35
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Franzle S.

• Internationales Hochschulinstitu (IHI; International Graduate School) Zittau, Markt 23, D-02763 Zittau, Germany; Chair of Environmental High Technology

Bibliografia

• [1] Williams R.J.P.: Symbiotic chemistry of metals and proteins. Chem. Britain., 1983, 17, 1009-13.
• [2] Chisholm J.E., Jones G.C. and Purvis O.W.: Hydrated copper oxalate. Moolooite in lichens. Mineral. Magaz., 1987, 51,766-803.
• [3] Fränzlc S., Marken B. and Wünschmann S.: Dynamics of trace metals in organisms and ecosystems: Prediction of metal bioconcenlration in different organisms and estimation of exposure risks. Environ. Pollut. 150, online first April 12th, 2007.
• [4] Lepp N.W., Harrison S.C.S and Morrell B.G.: A role for Amanita muscaria L in the circulation of cadmium and vanadium in a non-polluted woodland. Environ. Geochem. Health, 1987, 9(3-4), 61-64.
• [5] Bardgett R.: The biology of soil. A community and ecosystem approach. Oxford University Press, Oxford 2005.
• [6] Powell P.E., Cline G.R., Reid C.P.P. and Szanislo P.J.: Occurrence of hydroxamale siderophore iron chelators in soils. Nature, 1980, 287, 833-34.
• [7] Lever A.B.P: Electrochemical paramelrization of metal complex redox potentials using the ruthenium(III)/ruthenium(II) couple to generate a ligand electrochemical series. Inorg. Chem., 1990, 29, 1271-85.
• [8] Sterner R.W. and Elser J.J.: Ecological Stoichiometry. The biology of elements from molecules to the biosphere. Princeton University Press, Princeton and Oxford 2002.
• [9] Vanni M.J., Becker A.S., Hood J.M. and Headworth J.L.: Stoichiometry of nutrient recycling by vertebrates in a tropical stream: Linking biodiversity and ecosystem function. Ecol. Lett., 2002, 5, 285-293.
• [10] Fränzle S.: Habilitalion thesis, submitted to Vechta University, May 2007 (accepted)
• [11] Kabata-Pendias A., Pendias H.: Trace elements in soils and plants. CRC Press, Boca Raton,1984.
• [12] Markert B.: Instrumental Element and Multi-Element Analysis of Plant Samples - Methods and Applications. Wiley, Chichester, New York 1996.
• [13] Emsley J.: Nature's Building Blocks. An A-Z Guide to the Elements. Oxford University Press. Oxford, 2001.
• [14] Kaim W. and Schwederski B.: Bioanorganische Chemie. Teubner, Stuttgart, 1993.
• [15] Fränzlc S., Markcrt B. and Wünschmann S.: Quantitative aspects of interactions between metal ions and living matter: A novel method and its applications for biomoniloring and phytoremediation. Lecture given by SF on conference ECOpole 2004 in Duszniki Zdroj (Poland). October 23rd, 2004.
• [16] Chatt J., Kan C.T., Jeffcry Leigh G., Pickett C.J. and Stanley D.R.: Transition-metal binding sites and ligand parameters. J. Chem. Soc. Dalton Transact., 1980, 2032-2038.
• [17] Fränzle S. and Markcrt B.: Metals in biomass. From the biological system of elements to reasons of fractionation and element use. Environ. Sci. Pollut. Res., 2007, 18, 404-13.
• [18] Fenchel T., King C.M. and Blackburn T.H.: Bacterial biogeochemistry: the ecophysiology of mineral cycling. (2nd ed.) Academic Press, San Diego 1998.
• [19] Van der Valk A.G.: The biology of freshwater wetlands. Oxford University Press, Oxford 2006.
• [20] Vemay P., Vercraene M., Jean L., Gauthicr-Moussard C., Hitmi A.: Changes in free amino acids in hyperaccumulator and tolerant plants during nickel stress. Abstract Volume for COST 859 Scientific Workshop St.-Etienne 2006: -omics approaches and agricultural management: driving forces to improve food quality and safety? 2006.
• [21] Burmeister J.L.: Linkage isomerism in metal complexes. Coord. Chem. Rev., 1968, 3, 225-45.
• [22] Cotton F.A. and Wilkinson G.: Anorganische Chemie: eine zusammenfassende Darstellung fur Fortgeschrittene. Verlag Chemie, (4th ed., in German) Weinhcim, Deerfield Beach, Basel 1981.
• [23] Franzlc S. and Markert B.: What does bioaccumulalion really tell us? - analytical data in their natural environment. Ecol. Chem. Eng., 2007, 14( I), 7-23.