Лесная экосистема Высшая растительность

В лесных сообществах выделяют обычно несколько показателей, которые могут использоваться для обнаружения реакций на внешние воздействия:

состояние древостоя, возобновление пород-лесообразователей (количество и качество подроста), напочвенный покров (видовой состав, биомасса, соотношение экотипов и т.д.).

Наибольшее значение имеет состояние древостоя, поскольку древостой принимает на себя основную нагрузку, определяя всю последующую циркуляцию поллютантов (газообразных выбросов) в экосистеме. На процесс возобновления обычно влияет не столько прямое действие токсикантов, сколько косвенное (через изменение ценотической среды).

Для наземного покрова особого внимания заслуживает флористический состав, изменение которого является типовой реакцией любого фитоценоза на стрессовое воздействие. Травяно-кустарничковый ярус наиболее мобилен и раньше древостоя реагирует на изменение среды.

К настоящему времени выполнено много работ, посвященных анализу воздействия атмосферных загрязнений на растительность. При действии загрязнителей фиксируется уменьшение сомкнутости полога, полноты древостоя, его плотности и запаса, наблюдается понижение класса бонитета и уменьшение продуктивности. Обычно отмечается ухудшение всхожести семян и семенной продуктивности, а также снижение общей успешности возобновления в условиях загрязнения.

При анализе травяно-кустарничкового яруса, в первую очередь, регистрируют изменение флористического состава, сопровождающееся уменьшением общего видового богатства. Обычно наблюдается как выпадение чувствительных видов и усиленное развитие более толерантных, так и внедрение в сообщество видов, ранее для него не характерных, но оказавшихся хорошо приспособленными к новым условиям. При этом общая биомасса травостоя может не претерпевать закономерных изменений.

Почвенный покров

Почва — один из основных компонентов экосистем. Выполняемые ею биосферные функции уникальны и незаменимы. Поэтому утрата или необратимая деградация почвы может рассматриваться как гибель данной экосистемы.

В большинстве работ, посвященных исследованию почв техногенных территорий, анализируются лишь различные аспекты накопления токсикантов, прежде всего тяжелых металлов. Интенсивно изучаются последствия подкисления среды. Значительно меньше работ, в которых исследовалось бы действие техногенных нагрузок на почву как на природное тело. Установлено, что основными последствиями загрязнения почвы тяжелыми металлами в комплексе с сернистым ангидридом являются:

снижение рН почвенного раствора;

уменьшение буферной способности почв против кислотных агентов;

интенсификация процессов выветривания;

вынос из почвенного профиля обменного кальция, из-за чего происходит разрушение почвенных агрегатов и активизация эрозионных процессов;

деградация почвенной биоты;

потеря гумуса и несбалансированное состояние плодородия;

лимитирование потребления элементов питания растениями;

аккумуляция в верхних горизонтах тяжелых металлов и серы;

мобилизация токсичных элементов (прежде всего алюминия) и повышение общей токсичности почв.

Показано, что выбросы серы и тяжелых металлов имеют синергическое действие, которое может привести к полной гибели почвы. Максимальное накопление тяжелых металлов наблюдается в подстилке, меньшие значения регистрируются в гумусном горизонте. При этом разница в величинах на фоновой и импактной (непосредственно прилегающей к источнику загрязнения) территории составляет 1-2 порядка, а в отдельных случаях и больше. Концентрации тяжелых металлов на импактной территории могут многократно превышать уровень предельно допустимой концентрации (ПДК). Тем самым верхние, наиболее насыщенные жизнью, горизонты почвы оказываются высоко токсичны для растений и почвообитающих организмов.

С продвижением в глубь почвенного профиля концентрации металлов резко падают. Однако даже в нижних горизонтах могут быть заметны следы загрязнения. Такой “классический” характер вертикального распределения элементов подтверждает известный факт связывания тяжелых металлов органическим веществом почвы.

Углерод и фосфор из-за низкой биологической активности почвы консервируются в подстилке, замедляется их транспорт в минеральные горизонты.

В импактной зоне значительно увеличивается толщина подстилки, состоящей из почти не изменившего свою структуру опада. Сильно развиваются эрозионные процессы, приводящие к полному смыву верхних горизонтов. Такие участки либо остаются оголенными, либо зарастают мхом.