По мнению известного советского геохимика В.В. Ковальского (1974), основным критерием биогеохимического районирования должна быть изменчивость биохимических пищевых цепей в различных геохимических условиях. Согласно выдвинутой им концепции накопление химических элементов организмами определяется не только их биологической природой и геохимией среды, но и пищевыми цепями, через которые осуществляется связь организмов и среды (почвообразующие породы, почвы, микроорганизмы, вода, воздух, растения, животные, человек). В пищевой цепи может происходить уменьшение концентрации одних химических элементов и накопление других (рис. 5).
Рис. 5. Биологические реакции организмов на изменение содержания химических элементов в среде (В.И. Георгиевский, Б.Н. Анненков, В.Т. Самохин, 1979)
Изучение влияния недостатка или избытка элементов на изменчивость биогеохимических пищевых цепей, промежуточный обмен веществ, адаптацию организмов к условиям среды и возникновение эндемий составляет предмет и задачи нового раздела науки – биогеохимической экологии.
Доказано, что от химического элементного состава среды обитания организмов зависит их морфологическая и физиологическая изменчивость, размножение, рост и развитие. Поэтому нарушения баланса химических элементов в среде, как это происходит в биогеохимических провинциях, вызывает патологические изменения в организме животных и человека. Становится очевидно, что наряду с биогеохимическими эндемиями природного происхождения следует изучать эндемические болезни, являющиеся peaкцией на «неправильный» состав природной среды, измененной техногенной деятельностью человека.
Химические элементы распространены в окружающей среде очень неравномерно. Обращает на себя внимание огромное содержание таких микроэлементов (по отношению к человеческому организму), как кремний, алюминий, железо, цирконий, молибден, цинк, а также макроэлементов калия, кальция и других в земной коре (верхней литосфере) и их небольшие концентрации в пресной, морской воде, атмосфере. Однако в биосфере происходит накопление многих из этих элементов, их концентрирование, что свидетельствует о высокой потребности этих элементов для осуществления процессов жизнедеятельности.
В биосфере концентрируются такие химические элементы, как кислород, калий, сера, углерод, фосфор, хлор, азот, олово, мышьяк, относительно высокое содержание кальция, бора, цинка, бария, стронция, рубидия, меди, свинца.
В связи с различными средами обитания существенно различаются концентрации химических элементов в морских и наземных растениях и животных.
Так, в «дарах моря» растительного и животного происхождения сконцентрированы такие элементы, как кальций, калий, натрий, магний, сера, хлор, цинк, медь, молибден, железо, йод, никель, титан, стронций, цирконий, хром, литий, бор, лантан.
«Дары природы», предоставляемые человеку на суше, в целом менее богаты макро– и микроэлементами, хотя здесь следует выделить азот, углерод, фтор, а также марганец, алюминий, содержание последних в наземных растениях выше, чем в морских в 10 раз.
Наземные растения являются основным источником такого важного микроэлемента, как марганец, а морские – кальция, железа, циркония, кремния, лития, йода. Представители наземной фауны служат основным резервом для обеспечения человека фосфором, азотом, водородом, то есть макроэлементами, и чрезвычайно бедны хромом, ванадием, марганцем (элементами, принимающими активное участие в регуляции углеводного и жирового обмена, толерантности к глюкозе), в меньшей степени – другими микроэлементами.
