Жемчуг
Шрифт:
Молекулярная природа взаимодействия органического и минерального компонентов биогенного минерала остается неизвестной. В ней скрыт весьма интересный механизм, приводящий к кратковременным остановкам роста биогенных кристаллов и существенно ограничивающий рост всего минерально-органического агрегата. Так, биологическая минерализация в процессе формирования жемчуга проходит в полном соответствии с моделью обволакивающих пленок. Однако рост призматических кристаллов жемчужины многократно прерывается. Кратковременные остановки в росте кристаллов отчетливо фиксируются скоплениями темного органического вещества; оно продолжает выделяться, несмотря на прекращение роста арагонита, и покрывает торцы его кристаллов маломощными слоями. В дальнейшем рост кристалла арагонита возобновляется, а чрезмерное выделение органики прекращается. Другими словами, процесс минералообразования внутри организма происходит скачками. Многократное повторение
На морфологию выпадающих из раствора биогенных кристаллов существенно влияют примеси некоторых химических элементов. Они тормозят или ускоряют рост кристаллических граней, иногда способствуют закрученности кристаллов. В ряде случаев при преобладании в растворе стронция из него выпадает арагонит, а при большом количестве магния — кальцит. На скорость роста биогенных минералов воздействует также величина pH раствора.
Своеобразным регистратором процессов, сопровождающих биоминерализацию, является изменение изотопного состава ряда элементов. Это изменение очень невелико, так что изотопный состав элементов можно считать практически постоянным. Однако масштабы явлений, происходящих в организмах, и их продолжительность приводят к некоторому разделению изотопов, поддающемуся измерению на современных масс-спектрометрах. При исследовании изотопных эффектов углерода и кислорода необходимо учитывать биологический фактор, под которым подразумевается закономерное распределение изотопов химических элементов в объектах живой материи. Наиболее вероятной причиной биологического фракционирования изотопов углерода и кислорода при образовании органических карбонатов, в том числе и жемчуга, следует считать участие в этом процессе метаболической углекислоты, обедненной «тяжелыми» изотопами. Красивые жемчужины образуются в узком интервале изменения соотношения изотопов кислорода.
В процессе роста происходит самоупорядочение структуры индивидов в объеме минерально-органических агрегатов. Однако отмеченная неидеальность биогенных кристаллов и ряд других факторов способствуют тому что строгая упорядоченность минеральных индивидов таких агрегатах отсутствует.
Процессы биоминерализации широко распространены в природе, они характеризуются большой мобильностью и пластичностью. Этому способствует то обстоятельство, что многие биологические вещества и структуры, служащие субстратом для минеральной фазы, проявляют свойства, которые присущи жидким кристаллам. Жидкокристаллический порядок в биологических структурах играет большую роль в функциях и свойствах живой материи.
Промысел жемчуга
Жемчуг, как мы уже знаем, образуется в раковинах пресноводных и морских моллюсков. Теоретически все моллюски, имеющие раковину с перламутровым слоем, могут продуцировать жемчуг, однако для представителей класса лопатоногих, панцирных и моноплакофор это явление не отмечено. У двустворчатого моллюска тридакны, раковины которого лишены перламутрового слоя, образуются жемчужины величиной с голову ребенка, но без присущего жемчугу блеска. Такой жемчуг весьма эффектен, но стоимость его невелика.
Пресноводные моллюски. Драгоценный пресноводный жемчуг образуется в раковинах семейства унионид, или перловицеобразных. Из них наибольшее значение имеют моллюски двух родов — маргаританы (Margaritana) и дауринайи (Dahurinaia). Среди маргаритан поставщиком пресноводного жемчуга является пресноводная жемчужница (Margaritana margaritifera). Она обитает в реках Прибалтики, Карелии, Кольского полуострова, Финляндии, Швеции, Норвегии, Англии, Ирландии, Северной Америки, водится в устье Дона и в каскадах Пиренеев. Еще недавно моллюск был распространен довольно широко. Быстрое исчезновение его в ряде районов объясняется не только хищническим истреблением в погоне за жемчугом, но и сильной заболоченностью берегов рек, поступлением в них болотных вод, развитием лесосплава, наличием в воде взмученных минеральных частиц, засоряющих жабры маргаританы.
Маргаритана обитает в чистых проточных реках и ручьях с медленно текущей холодной водой, содержащей минимальное количество солей кальция и магния. Извести в ней должно быть не более 15 мг/л. Дно сложено мелким песком, гранитами, гнейсами, кристаллическими сланцами, прибрежная растительность дает хорошую
Моллюск имеет прочную толстостенную раковину овальной или почковидной формы, длиной до 12 см, внешне похожую на обычную речную беззубку, только покрупнее и покрытую изнутри красивым перламутром. Перламутр белый с легким синеватым оттенком. Годовой прирост раковины составляет 1,63 мм. Зимой раковина растет в 4 раза медленнее, чем летом. Это обстоятельство вызывает образование на раковине особых колец нарастания, подобных тем, которые образуются на чешуе у рыб. По числу этих колец можно судить о возрасте: многие животные доживают до 80—90 лет.
Маргаритана — малоподвижное колониальное животное. Передвигается с помощью развитой топоровидной ноги: выставит ее между створками, зароется в песок и подтянет весь домик. Так, за сутки она может пройти до полметра.
Каждая самка-жемчужница продуцирует до 3 млн. икринок [Граевский, Баранов, 1949]. Икринки жемчужница держит между створками до тех пор, пока они не превратятся в личинки-глохидии, которые способны самостоятельно передвигаться. После этого личинки с током воды попадают в жабры лососевых рыб (семги, форели, горбуши), где какое-то время паразитируют. Рыба поглощает кислород, растворенный в воде; с водой через жабры поступают и мельчайшие питательные частицы. Рыбы разносят личинки на большие расстояния, таким образом осваивая новые участки водоемов. Со временем личинки превращаются в миниатюрные раковины. Они падают на дно и начинают вести новую жизнь.
В колонии на грунте темные раковины маргаританы стоят вертикально, чуть наклонившись по течению. Они расположены так тесно, что напоминают своеобразную мостовую. Биологи Б. Ф. Голубев и А. Б. Есипов [1973] пишут, что в реке Емешь (Кольский полуостров) есть участки с насыщенностью моллюсков до 500 экземпляров на 1 м 2.
Широко распространена жемчужница в реке Кереть на Северо-Западе СССР. Она течет по скальному грунту и заболоченным землям, в ней много порогов и плёсов. Общие запасы жемчужниц в реке 4,5 млн. экземпляров [Голубев, Есипов, 1973]. Раковины обнаружены на протяжении трети реки, начиная с порога Кривого. Они располагаются плотными колониями преимущественно в порожистых местах, где количество раковин достигает 50 экземпляров на 1 м 2. На более спокойных участках реки плотность колоний уменьшается до 10 экземпляров на 1 м 2. Наиболее богата жемчужницами река Варзуга — одна из главных водных артерий Кольского полуострова. Раковины обнаружены на площади около 10 млн. м 2. Данные о запасах пресноводной жемчужницы в реках Северо-Запада СССР приведены в табл. 5, составленной по материалам Голубева и Есипова [1973].
Из таблицы видно, что общие и промысловые запасы пресноводной жемчужницы в водоемах Северо-Запада СССР достаточно велики, а почти полвека назад они оценивались лишь в 3 млн. особей.
Таблица 5. Запасы пресноводной жемчужницы в реках Северо-Запада СССР.
| Река | Бассейн | Запасы, млн. экз | |
|---|---|---|---|
| общие | промысловые | ||
| Варзуга | Белое море | 20,0 | 10,0 |
| Пана | река Варзуга | 6,0 | 3,2 |
| Кереть | Белое море | 4,5 | |
| Сайда | Вадозеро | 1,3 | 1,0 |
| Емешь | Вадозеро | 1,0 | 0,65 |
| Немина | Онежское озеро | 0,2 | 0,18 |
| Акулинина | Вадозеро | 0,87 | 0,079 |
| 33,8 | 15,1 |