|
Огромное многообразие стрессовых факторов техногенного происхождения, которые либо модифицируют факторы среды и тем самым превращают их для многих организмов в стрессовые, либо действуют непосредственно, приводит к угнетению процессов жизнедеятельности. Опасность антропогенных стрессоров состоит прежде всего в том, что биологические системы - организмы, популяции или биоценозы - недостаточно адаптированы к ним. Техногенное загрязнение окружающей среды развивается с такой скоростью, что растения и сообщества часто не успевают активизировать соответствующие адаптационные процессы.
В основе устойчивости растений к техногенному загрязнению лежит выработанная и закрепленная в процессе эволюции толерантность к засолению почвы, недостатку влаги, экстремальным температурам и т.п. По степени устойчивости к токсичным соединениям наблюдаются четко выраженные различия не только между видами растений, но и внутри вида и даже - популяции. В природе генетическое разнообразие экотипов служит основой для поддержания стабильности популяций при переменных условиях местообитания. При этом популяции многих (но отнюдь не всех) видов содержат толерантные к определенным антропогенным факторам особи, способные в течение определенного времени вытеснить чувствительные. Разумеется, такая "быстрая эволюция" происходит лишь на основе уже имеющегося многообразия признаков и, безусловно, ведет к обеднению экотипами.
Исследования проводились в зоне распространения выбросов Красноярского и Братского алюминиевых заводов. Из газообразных соединений, выделяемых при производстве алюминия, наибольшую опасность для растений представляет фтор. Несмотря на отсутствие явной необходимости фтора для растительного организма, его аккумуляция протекает весьма интенсивно. В природе фтор распространен довольно широко, в основном, в виде водонерастворимых соединений. Исключительно высокая химическая активность газообразных соединений фтора определяет его быструю фиксацию в растительной клетке.
Для количественной оценки влияния техногенного загрязнения воздуха на изменение видового состава растительных сообществ использовались коэффициенты сходства систематического состава флор (Жаккара, Чекановского, Престона), а также коэффициент взаимной сопряженности Чупрова. Изучение степени влияния факторов среды проводилось с применением дисперсионного анализа.
Результаты разной устойчивости растений четко прослеживаются в подфакельном пространстве Братского алюминиевого завода. По мере приближения к источнику загрязнения происходит постепенный переход от хвойных ценозов к лиственным, включая деревья и кустарники, затем - к кустарниковым и, в конечном итоге, к травянистым сообществам.
Антропогенные нарушения структуры экосистем не всегда выражаются только в уменьшении разнообразия вследствие снижения числа видов. Довольно часто улучшение светового режима в древостое, формирование эдафической мозаичности, обогащение минеральными веществами в олиготрофных местообитаниях в результате техногенного загрязнения сопровождается увеличением общего количества видов растений.
По степени воздействия техногенного загрязнения на фитоценозы возможно выделение трех зон. В первую зону входят биогеоценозы, на которые техногенная нагрузка не оказывает отрицательного влияния, - растительный покров формируется и развивается под влиянием естественных природных факторов. Во второй зоне отмечается уменьшение доли участия чувствительных к загрязнению видов и, как следствие, изменение структуры фитоценоза. Для третьей зоны характерно статистически достоверное снижение видового разнообразия (Р<0.01). Если для второй зоны, при уменьшении числа чувствительных видов в целом возможно увеличение видового разнообразия, то в третьей зоне, в непосредственной близости от источника загрязнения, заключительной стадией сукцессии являются немногочисленные климаксовые сообщества, в которых доминантами являются костер безостый, осот желтый и розовый, полынь обыкновенная, пырей ползучий. Небольшими биогруппами или единично встречаются лопух войлочный, мать-и-мачеха. В этой зоне техногенный фактор является определяющим в развитии растительности.
Во всех зонах загрязнения наблюдается снижение видового разнообразия с ухудшением экологических условий произрастания (увеличение уровня загрязнения, недостаток питательных веществ и влаги в почве и т.п.).
Более высокой устойчивостью к хроническому загрязнению воздуха фтористыми соединениями обладают виды, способные связать поступающие ионы фтора в слабодиссоциирующие и, следовательно, малотоксичные соединения, и избавиться от них. Данным требованиям лучше отвечают растения, ежегодно сбрасывающие листву. Среди них более устойчивы виды, имеющие низкую скорость накопления токсичных соединений, интенсивный рост и высокую емкость катионно-анионного обмена.
Изменения в составе растительности не могут быть объяснены только прямым действием техногенного загрязнения на чувствительные растения. Загрязнение воздуха и почвы значительно меняет характер межвидовой конкуренции. На позиции доминантов выходят виды, лучше приспособленные к новым, более жестким условиям произрастания.
При составлении прогноза состояния растительности следует учитывать не только техногенное загрязнение атмосферы, но и предполагаемое глобальное потепление климата. Повышение температуры, снижение осадков в ряде регионов (Кобак, Кондрашева, 1992; Красилов, 1994) на фоне загрязнения воздуха и почвы токсичными веществами при достижении пороговых значений, безусловно, будет сопровождаться сменой растительного покрова. Процесс будет протекать более интенсивно при низкой устойчивости к техногенному загрязнению растений - доминантов, выполняющих роль эдификаторов.
Опасность ситуации заключается в том, что после исчезновения растений - эдификаторов, даже при снижении уровня загрязнения до нормальных значений, возвращение к исходному состоянию чрезвычайно затруднено. Поэтому вся хозяйственная деятельность должна быть направлена на сохранение средообразующей функции доминантов (оптимизация структуры насаждения, внесение необходимых питательных элементов, подсев почвоулучшающих культур, борьба с вредителями и болезнями, предварительное возобновление доминантов).
|
