Діагностика пошкодження лісових екосистем

Рис. 1.1 Схема розподілу наслідків впливу техногенного забруднення за структурно-функціональними ланками організації лісової екосистеми

Лісові екосистеми є найвиразнішими об’єктами дослідження впливу забруднення на рослинність, оскільки вони відрізняються від інших рослинних асоціацій тривалим періодом життя, складністю структури, багатством видів, численними функціональними зв’язками. Вони здатні віддзеркалити велике різноманіття особливостей негативного впливу антропогенних та природних факторів та їх комплексів як у часі, так і у просторі. Водночас, маючи велику біомасу та розвинуті механізми захисту, лісові екосистеми здатні поглинути і знешкодити велику кількість токсикантів чи інших негативних впливів, стабілізувати як власну екологічну рівновагу так і взаємодію з суміжними екосистемами ландшафту.

Наразі немає узгодженої системи критеріїв оцінки ушкодження лісових екосистем промисловими емісіями. Зазвичай, вивчають лише певну групу наслідків або частину лісової екосистеми та рідко розглядається комплексний вплив несприятливих факторів на всю екосистему. Ступінь впливу аеротехногенного забруднення на лісові екосистеми залежить від концентрації токсикантів у повітрі [17, 38, 44]. При дії низьких концентрацій домішок вони включаються в обмінні цикли та, залежно від характеру цих речовин, їх вплив може бути нешкідливим або навіть стимулюючим (ефект добрива). Середнім рівнем забруднення вважають таку концентрацію фітотоксикантів, яка пригнічує деякі компоненти біоти: відбувається зниження продуктивності екосистеми та її біомаси, зміни видового складу або структури угрупувань. При високих концентраціях у екосистемі може відбуватися різке спрощення структури, порушення потоку речовин, зміни гідрологічного режиму та навіть ерозія ґрунтів. Речовини-забруднювачі можуть істотно погіршувати стан ландшафту, впливаючи на якість повітря, води, ґрунту, інших природних ресурсів.

Порушення колообігу хімічних елементів зумовлює в екосистемі зміни: кількості і якості спожитих мінеральних речовин; складу поживних речовин, спожитих листям рослин; кількості наявних у ґрунті поживних речовин, їх цінності для рослин; складу видів рослинності, які мають різну чутливість; динаміки розпаду гумусного шару ґрунту [14, 15, 17, 26, 38].

Виділяють три фази впливу полютантів на ґрунт: 1) прояв меліоративного ефекту додаткових надходжень азоту (евтрофікація ґрунтів); 2) зменшення вмісту в ґрунті магнію, натрію, кальцію внаслідок їх вимивання; 3) негативний вплив на коріння рослин вільного алюмінію і важких металів, що призводить до передчасного відмирання деревної рослинності. Пряма дія на ґрунт найістотніша при руйнуванні рослинного покриву, який виконує роль буфера і оберігає ґрунт від безпосереднього впливу речовин-забруднювачів. Зміни у ґрунті будуть незворотними, якщо уражена рослинність не зможе відновитися навіть при зменшенні вмісту техногенних речовин у повітрі або за сприятливих умов для її зростання. Зміни у ґрунті можуть бути і зворотними завдяки великій їх здатності щодо накопичення полютантів [15, 17, 24].

Високий вміст техногенної сірки в ґрунтах призводить до активного надходження її окислених форм у рослини. Визначальними факторами накопичення техногенної сірки у ґрунтовому профілі є кислотність ґрунтового розчину і вміст обмінних катіонів (натрію, калію, магнію, кальцію) [11, 15, 17, 26]. Надходження через листя є головним шляхом поглинання сірки та азоту в сполуках SO2, NO, NO2, у той час як надходження через ґрунт та коріння є основним для проникнення аміачного та нітратного азоту з рідкими опадами. Якщо постачання полютантів через ґрунти обмежується, зростає поглинання з повітря. За такої умови збільшується асиміляція СО2, прискорюються процеси росту та підвищується лужність ґрунтового розчину (місцями рН > 8 од.), що спричиняє часткову загибель фізіологічно активних коренів, а також значне ослаблення осмотичного тиску кореневої системи та обумовлює так звану «фізіологічну сухість» ґрунтів, яка проявляється у нездатності коренів нормально поглинати вологу внаслідок високої мінералізації ґрунтового розчину. У сосни пригнічується мікоризоутворення; лужна реакція ґрунтового розчину призводить до зниження вмісту ацетатно розчинного заліза, що спричиняє хлороз рослин [34, 43]; зменшення рухливості калію, кальцію і магнію, а також ступеня засвоєння рослинами калію і фосфору до критичного для живлення рослин рівня; зниження вмісту гумусу [26].

У цілому, в умовах аеротехногенного забруднення зміни в лісових екосистемах відбуваються у двох напрямах:

) змінюється хімічний склад повітря, опадів, ґрунту та рослинних тканин, унаслідок чого порушується режим живлення рослин, їхній метаболізм та стійкість; 2) аеротехногенне забруднення лісових екосистем призводить до змін колообігу речовин у системі «повітря-ґрунт-вода-рослина», що проявляється у зміні внутрішньосистемних процесів і в структурно-функціональному стані екосистеми. У результаті фізіологічних стресів [14, 17, 38], відбувається зниження продуктивності деревостану [8-12, 26, 38], ослаблення рослин та фітоценозів спричиняє зміни консорційних взаємовідносин в екосистемі, знижується її стійкість до шкідників і хвороб [38, 43], а також підвищується чутливість до змін середовища [26, 44], що нерідко призводить до кліматичних стресів екосистеми.

Цікаві статті з розділу

Вплив техногенного забруднення атмосфери на лісові насадження правобережжя Середнього Придніпров’я
Тема затверджена наказом в університеті № ____ від ____________ Термін подачі студентом завершеної випускної роботи 01.06. 2011 р. Випускна робота може бути подана у рукописній формі, ма ...

Ефективність заходів по покращенню якості води
Вода - найцінніший природний ресурс. Вона відіграє виняткову роль у процесах обміну речовин, що складають основу життя. Величезне значення вода має в промисловому і сільськогосподарському ви ...

Еколого-біологічні дослідження місцевості
Найважливішим засобом екологічної освіти є організація різноманітних видів діяльності школярів безпосередньо в природному середовищі, в світі природи. Дане положення вимагає створення «учбов ...