ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. РЕАКЦИЯ РАСТИТЕЛЬНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ТАКСОНОМИЧЕСКИХ ГРУПП НА ИЗБЫТОЧНЫЕ КОЛИЧЕСТВА ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ....................................10
IЛ. ГРИБЫ ......................................15
1.2. ВОДОРОСЛИ..................................28
1.3. ЛИШАЙНИКИ.....................:............45
1.4. МХИ........................................62
1.5. СОСУДИСТЫЕ РАСТЕНИЯ........................83
Глава 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.......................145
Глава 3. ЭКОЛОГО-ФИТОЦЕНОТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ 158
Глава 4. ИЗМЕНЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ТАЕЖНЫХ ЛЕСОВ В УСЛОВИЯХ ПРОМЫШЛЕННОЙ НАГРУЗКИ В РАЗНЫХ ЭКОЛОГО-КЛИМАТИЧЕСКИХ ЗОНАХ...............178
4.1. ЛЕСНЫЕ СООБЩЕСТВА ЛЕСОТУНДРЫ В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ...................... 179
4.2. ЛЕСНЫЕ СООБЩЕСТВА СЕВЕРНОЙ ТАЙГИ В
УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ............205
4.3.ЛЕСНЫЕ СООБЩЕСТВА СРЕДНЕЙ ТАЙГИ НА РАННЕЙ СТАДИИ ДЕГРАДАЦИИ..............................236
4.4. ЛЕСНЫЕ СООБЩЕСТВА ЮЖНОЙ ТАЙГИ В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ........................248
Глава 5. ИЗМЕНЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ПРИ ПРЕКРАЩЕНИИ ДЕЙСТВИЯ ТОКСИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ .........273
Глава 6. КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКОГО УЩЕРБА РАСТИТЕЛЬНЫМ СООБЩЕСТВАМ....................295
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
317
ВВЕДЕНИЕ
В ряду важнейших экологических проблем, связанных с преобразованием поверхности Земли в результате антропогенной деятельности, стоит проблема предотвращения деградации лесных массивов в результате химического загрязнения атмосферы. На глобальном уровне, в пределах стран и целых континентов причиной повреждения лесов выступают “кислотные дожди”17, вызывающие снижение жизненного состояния древесных пород, сокращение видового разнообразия флоры и фауны, ухудшение плодородия почв. На импактном уровне, в окрестностях локальных источников загрязнения повреждение экосистем проявляется более резко, вплоть до полной деградации природных комплексов и формирования “антропогенной пустыни”.
Хозяйственная деятельность человека привела к угрожающей ситуации утраты таксономического и типологического разнообразия особенно в районах интенсивного промышленного загрязнения. Разработка подходов к оценке, сохранению и восстановлению биоразнообразия лесных экосистем является необходимым условием устойчивого развития системы человек -биоресурсы. Изучение динамики дигрессивных изменений растительных сообществ в условиях полного и частичного их преобразования имеет большое значение для оценки биологического ущерба, определения нормы состояния и допустимого уровня воздействия, а также вложения материальных средств в природоохранные мероприятия.
'' ‘"Кислотные дожди" имеют pH равное 5,0 и менее. Кислотность осадков обусловлена повышенным содержанием S02'4, N0* и различных органических кислот в среднем до 60, 34 и 6%, соответственно (Donaubauer, 1983). Кислотность может быть повышена металлами, играющими роль катализаторов. Термин “кислотные дожди” традиционно употребляется также в случае общего загрязнения воздуха.
3
водорослей. Кроме того, более глубокое нарушение белкового обмена в клетках D. viridis по сравнению с D. salina заметно меняет скорость прохождения цикла, что, в конечном итоге, сказывается на временном увеличении содержании ДНК в клетках D. viridis.
В результате воздействия Cu, Zn и Hg на различные виды водорослей были установлены общие закономерности реакции организмов (Полещук, 1982). I этап демонстрировал неоднозначность реакции водорослей, зависящую от их адаптивной подготовленности; на II этапе наблюдалось снижение интенсивности фотосинтеза и увеличение интенсивности дыхания; на III - дальнейшее ослабление фотосинтеза и снижение интенсивности дыхания. Универсальность реакции водорослей на действие токсических веществ, как полагает автор, обусловлена тем, что первичные процессы протекают при мобилизации определенных энергообеспечивающих функций (фотосинтез, дыхание, АТФазная активность) на поверхности прогоплазматических мембран в местах контакта с токсическими включениями.
Хлорид цинка в концентрации 1 мкМ, сублетальной для Chlorella vulgaris, вызывает уменьшение хлорофилла «а» и «б» (Rai, Kumar, 1980). По другим данным (Rai, Dey, 1980), сублетальная концентрация хлорида метилртути (0,001 мг/л) вызывала у СИ,vulgar is снижение хлорофилла «а» в большей степени, чем хлорофилла «б», при этом токсичность соединения зависела от кислотности среды - при кислой реакции сублеталъные концентрации сильнее подавляли рост, чем при щелочной. Гибель водоросли наблюдалась при концентрации хлорида метилртути 0,01 мг/л. На этом же виде водоросли было изучено взаимодействие между ионами металлов. Максимальный эффект достигался при введении в питательную среду, содержащую 30-40 мг/л цинка, ионов Са, Р u Mg в концентрации 20 мг/л. В таких условиях водоросль развивалась с повышенным летальным порогом (Rai, Kumar, 1980).
34
О неодинаковой токсичности металлов по отношению к водорослям говорят результаты следующего лабораторного эксперимента (Ruchlin et al., 1982): Chlorella saccharophila достоверно уменьшала свой рост на 50% после действия в течение 96 часов Си - 0,55; РЬ - 63,8; Cd - 0,11 ; Zn - 7 мг/л.
К 50% снижению роста Nos toc incerta привело культивирование в течение 96 часов этой водоросли при концентрации Cd - 26,8; Cu - 164,5; Pb - 52,9; Zn - 154,5 мкМ (Ruchlin et ai., 1983). Наибольшей токсичностью в этом случае обладал кадмий, меньшей свинец. Токсичность меди и цинка была на порядок ниже.
Интересны исследования И.М.Величко (1985) по влиянию различных металлов на физиологические показатели зеленых нитчатых водорослей. Установлен ряд токсичности металлов по отношению к виду Cladophora fracta , представляющий следующую последовательность элементов (в порядке снижения токсичности): Sn > Си > Со > Mn > Fe > Zn. Определены и пороги чувствительности этой водоросли к металлам: Си - 0,05 мг/л; Fe, Mn и Со - 0,5 мг/л; Zn - 5 мг/л. В результате экспериментов было установлено, что при интоксикации у водоросли С. fracta происходят сдвиги в составе пигментного комплекса, изменяется соотношение хлорофиллов и кароти-ноидов, снижается фотосинтетическая активность хлорофилла и интенсивность фотосинтеза, и как следствие этого - снижается прирост биомассы. При действии тяжелых металлов наблюдалось изменение проницаемости клеточных мембран, о чем свидетельствовало снижение плазматической активности водоросли.
Определенный интерес имеют исследования по адаптации некоторых водорослей к высоким содержаниям металлов в среде. Так, имеются штаммы, приспособленные к комбинированному действию металлов (Algae сап соре..., 1982), например, Си и РЬ. Отдельные виды обладают неспецифической устойчивостью, обусловленной связыванием их слизью, выделяемой
35
- Київ+380960830922