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1、第28卷第3期地球化学Vol.28,No.31999年5月GEOCHIMICAMay,1999石生藻类、地衣、苔藓与碳酸盐岩3持水性及生态意义曹建华袁道先(国土资源部岩溶地质研究所桂林541004)摘要对藻类、地衣、苔藓生物岩溶样品及相应岩石样品(相同成分、结构构造)进行了室内蒸发失水、主动吸水试验,结果表明:与无生物覆盖的岩石相比,有藻类生物覆盖的岩石表面失水量、吸水量分别提高18.8、1.6倍,蒸发失水、主动吸水的时间分别延长48%、57%,持水量提高16.6倍;有地衣生物覆盖的岩石表面失水量、吸水量分别提高
2、2.9、19.1倍,蒸发失水、主动吸水的时间分别延长31%、119%,持水量提高2.9倍;有苔藓生物覆盖的岩石表面失水量、吸水量分别提高81.2、8.1倍,蒸发失水的时间延长6.1倍,主动吸水时间相同,持水量提高57.2倍。生物在岩面的殖居、演化不仅改善了岩面的持水性能,而且生物循环的加入,促进了岩面碳循环速率,加速了下伏碳酸盐岩的溶蚀,富集了营养元素,为高等植物种子的萌发、生长提供了物质基础。关键词藻类地衣苔藓碳酸盐岩持水性分类号P642.2510引言生物在岩溶发育过程中的作用早已引起国内外学术界的重视。随着研
3、究的深入和发[1～4]展,逐渐形成了新兴的交叉边缘学科———生物岩溶学。生物岩溶作用包括了直接作用[5,6]———生物体直接对碳酸盐岩的作用,并留下特征性的产物(生物岩溶微形态);间接作用———生物通过新陈代谢改变周围环境的物理化学性质(对岩溶而言主要是CO2和水文[7,8]动态),形成生物微环境,以达到对碳酸盐岩作用的目的。在已有的研究中,就藻类、地[9,10][11]衣、苔藓对碳酸盐岩浅表层钻孔溶蚀形成的生物岩溶微形态及形成机理等方面进行了较为深入的研究,而对碳酸盐岩表面因殖居藻类、地衣、苔藓而影响其CO2、
4、水文动[12]态,进而影响岩溶发育的间接作用关注不够。本文根据藻类、地衣、苔藓生物岩溶样品的室内岩石持水试验,并与相应岩石样品对比,初探生物岩溶的间接作用。1材料与方法在野外采集有藻类、地衣、苔藓殖居的地表碳酸盐岩样品,即生物生长在岩石表面第一作者简介:曹建华男1963年2月生副研究员岩溶环境、生物岩溶3国家自然科学基金(编号:49632100、49272160)和岩溶动力学开发研究实验室基金资助项目收稿日期1998-09-01,改回日期1999-04-02©1995-2003TsinghuaTongfangOp
5、ticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第3期曹建华等:石生藻类、地衣、苔藓与碳酸盐岩持水性及生态意义249(表生epilithic或内生endolithic)的生物岩溶样品,其中藻类生物岩溶样品采自广西壮族自治区马山县弄拉;地衣及苔藓生物岩溶样品采自广西壮族自治区桂林市城郊丫吉岩溶试验场。室内将所采样品作如下处理及试验:1.将所有样品制成方块,平行表面分成两块,上部为有生物殖居的生物岩溶样品,下部为具有相同成分和结构构造的岩石样品,样品的大小根据生物在岩石表面殖居的大小切割成1cm
6、×2cm×0.5cm～4cm×5cm×0.5cm的方块;2.取生物样品进行属种鉴定;3.岩石持水性试验。(1)蒸发失水:样品编号后,用自来水持续滴润12h之后,静置空气中,当岩石表面不再有附着水时(饱和吸水状态,即用吸水纸贴附岩表,吸水纸不湿),即在万分之一的天平上每隔8min称重一次,直至恒重。(2)主动吸水:洁净的样品,置于温度(45±2)℃,相对湿度为(35±2)%的烘箱内2.5h后取出,在室内自然条件下(26℃、80%)吸水,并每隔8min在万分之一的天平上称重一次,直至恒重。2结果2.1藻类生物岩溶作用
7、与岩石持水性藻类是一种光合自养型生物,具有很强的生命力,是环境的先行者之一。在内陆碳酸盐岩表面殖居的藻类最主要的是喜钙蓝藻。在我国西南岩溶区常见的藻属有微囊藻属(Microcystissp.)、粘球藻属(Gloeocapsasp.)、色球藻属(Chroococcussp.)、真枝藻属(Stigonemasp.)、单歧藻属(Tolypothrixsp.)、双歧藻属(Scytonemasp.)和念珠藻[4]属(Nostocsp.)等。供试验用的藻类生物岩溶样品中的优势藻属为微囊藻属、粘球藻属、色球藻属、单歧藻属和双歧
8、藻属。藻类生物岩溶样品及相应岩石样品的持水性试验结果(表1和图1)表明:(1)蒸发失水。从饱和吸水状态经蒸发失水至恒重所需的时间,藻类生物岩溶样品分别为128min、88min和80min,平均为98.7min;相应岩石样品为80min、64min和56min,平均为66.7min,即藻类生物岩溶样品比相应岩石样品延长48%;而蒸发失水量藻表1藻类生物岩溶样品及相应岩石样
