Bedrock and Quaternary sediment geochemistry and biodiversity in Eastern Fennoscandia and Estonia

Abstract

Crystalline bedrock and Quaternary sediments are the parent materials for soil, which is a substrate for plant roots and also a supplier of nutrients. Through interactions within the bedrock-soil-plant-animal-human beings system, bedrock geology and geochemistry influence all forms of life on the planet. There are 11 major elements or macronutrients that are nutritionally essential for plants and animals in constructing and maintaining cells and tissues, and up to 43 trace elements or micronutrients involved in the regulation of metabolic processes. Element concentrations in soils reflect those of parent rocks, but for healthy growth and development of plant and animal tissues there are very strict constraints on trace element concentrations. Chemical analysis of different organic materials shows that all forms of life, marine and terrestrial plants and animals, and bacteria consist of comparable proportions of the of macronutrients: O, H, C, N, P, S, Ca, Mg, K, Na, Cl, as well as trace elements. Some differences are noted in elements that are more available in sea water (Mg, I, Br, Sr, Fe, Pb) or are essential for life outside of water (terrestrial animals need more Ca and P for stronger skeletons, etc.). Limestone and dolostone of northern and central Estonia are rich in Ca and Mg, whereas the sandstones that predominate in southern Estonia consist mainly of quartz (SiO 2 ) and contain very few nutrients. Glacial activity in Fennoscandia transported predominantly Si-rich granite rock material to Estonia, in which trace element concentrations are very low, as in the local bedrock. The bedrock geochemistry, Quaternary cover and their influence on vegetation in some selected areas in Fennoscandia and Estonia are discussed. Aluspõhja kivimid ja Kvaternaari setted on muldade moodustumise algallikaks, mis on substraadiks taimede juurtele ja samuti ka toiteainetega varustajaks. Läbi vastastikuse mõju süsteemis aluspõhja kivim-muld-taim-loom-inimene aluspõhja kivimite geoloogia ja geokeemia mõjutab kõiki elu vorme planeedil. Keemiliste elementide hulgas on elu jaoks 11 olulist elementi või makrobiogeenset elementi: O, H, C, N, P, S, Ca, Mg, K, Na, Cl, mis on suure tähtsusega taimede ja loomade toitumisel, sest neist moodustatakse rakud ning koed. Veel kuni 43 mikroelementi või mikrobiogeenset elementi on kaasatud ainevahetuslike protsesside reguleerimiseks. Elu kõik erinevad vormid, mere- ja maismaa taimed ning loomad, ja bakterid sisaldavad võrreldavates kogustes vajalikke makro- ja mikrobiogeenseid elemente. On mõned erinevused sõltuvalt keskkonnast, enam kättesaadavad merevees on Mg, I, Br, Sr, Fe, Pb, aga eluks maismaal on loomadel tugevama luustiku jaoks vaja enam Ca ja P jne. Muldade elementide sisaldus sõltub nende olemasolust lähtekivimis või settes. Mõne elemendi vähesus või liigne kontsentratsioon võib põhjustada kõigi elu vormide arenguhäireid või hävimist.Venemaa Karjalas 1997-2000 läbiviidud kompleksne bioloogilise mitmekesisuse inventuur erineva geoloogilise tagapõhjaga aladel koos spetsiaalsete geokeemiliste mulla erinevate kihtide ja lähtekivimite analüüsiga näitas, et parimate toiteomadustega looduslikud mullad Karjalas moodustuvad Paleoproterosoikumi kivimitel, mis sisaldavad karbonaatseid marmoreid ja aluselisi vulkaniite. Seal on küllalt Ca, Mg ja vajalikke mikroelemente ning bioota liigirikkus võib foonilisest olla kuni 2 korda suurem ja praktiliselt kõik kaitsealused liigid esinevad ainult neil aladel. Kesk- ja Põhja-Eesti lubja- ja dolokivid sisaldavad küllalt taimedele ja loomadele vajalikke Ca ja Mg, kuid sisaldavad suhtelised vähe metallilisi mikroelemente, mitmeid kordi vähem kui Karjala parimatel muldadel. Lõuna-Eesti liivakivid sisaldavad kuni 95% SiO 2 ja väga vähe vajalikke toiteaineid. Liustikud tõid Fennoskandiast Eesti alale peamiselt ränirikast graniitset materjali, milles mikroelemente on vähe. Soontaimede liigirikkus on karbonaatsetel muldadel suurem ja liivakividel väiksem. Geokeemiline tagapõhi mõjutab kõike elu vorme, paljud endeemilised haigused on seotud aluspõhja kivimite, muldade ja põhjavee keemilise koostisega. Sellega tuleb arvestada nii elurajoonide plaanimisel kui ka kaitsealuste liikide kaitsel ja kaitsealade piiride paikapanemisel.