Последствия загрязнения природной среды тяжелыми металлами Т.В.Черненькова Выбросы загрязняющих веществ Прямое воздействие Опосредованное воздействие Механическое (закупорка устьиц осевшей пылью нарушение газообмена и транспирации) Изменение ценотических связей Физическое (изменение оптических свойств света уменьшение поглощения коротковолнового излучения, увеличение поглощения лучей инфракрасного спектра вызывает увеличение температуры запыленных листьев) Изменение консортивных отношений Химическое (фитотоксичность частиц и растворов солей вызывают повреждения тканей, зеленых пигментов, других клеточных структур) Структурно-функциональные нарушения в сообществе, изменение сукцессионного статуса Выбросы загрязняющих веществ Макроклимат Древесный и кустарниковый ярусы Травянокустарничковый ярус Моховолишайниковый ярус Микроклимат Круговорот веществ Подстилка Почва – Модель структурно-функциональной организации лесных сообществ в условиях техногенной нагрузки 500 металлов 400 мкМ/л, мМ/кг Концентрации Суммарное содержание металлов в почве и снеге в окрестностях 300 Снег 200 Почва 100 0 З-70 С-20 С-10 С-5 Ю-2 Ю-10 Ю-20 Ю-30 З-86 Расстояние до источника выбросов, км металлургического ppb 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 B-20 B-16 B-11 B-7 B-3 В-1 ЮЗ-4 ЮЗ-2 ,5 Ю-7 З-7,5 Ю-42 ЮЗ-4 2 ЮЗ-2 1 ЮЗ-8 0 ЮВ13 2 комбината ЮЗ-1 5 ЮЗ-1 1 Ю-11 Содержание Hg в снеге Расстояние до источника выбросов, км Возрастная структура деревьев в разных зонах в окрестностях металлургического комбината 100% 80% 60% 40% 20% 0% Фон Буферная 1-50 лет 50-80 Импактная > 80 Средняя масса хвои на побеге, г 2,5 2 6 5 1,5 4 3 1 2 1 0,5 0 5 10 20 30 Расстояние до комбината, км Изменение массы хвои разных лет по градиенту загрязнения Число видов Зависимость числа видов от величины фитомассы растений наземного яруса в разных зонах загрязнения 40 35 30 25 20 15 10 5 Ф он о Бу вая фе р И мп на ак я тн ая 0 4 1 8 12 20 16 28 24 Фитомасса г/кв.м Изменение состава подчиненных ярусов растений в хвойных лесах в окрестностях комбината “Североникель” 13 6 0 0 5 Импактная 1 8 Буферная 8 8 Фоновая 5 Цветковые 10 15 20 Мохообразные 25 30 Лишайники 35 Изменение запасов подстилки, надземной и подземной массы в сосняках в окрестностях комбината “Печенганикель” 2300 фитомасса, г/кв.м2 800 600 2100 400 2000 1900 200 1800 0 1700 Фоновая Буферная Импактная мортмасса, г/кв.м 2200 Наземная фитомассам Корни Подстилка Путь генерализации данных Изменение основных параметров растительности сосняков в окрестностях комбината Печенганикель (км) Ю-7 Ю-11 Древесный ярус Sj 3 2 2 р (ц/га) 0 7,6 14,3 k 0 3,9 5,3 Травяно-кустарничковый ярус Sj 3 4 6 р (ц/га) 0 19,1 33,4 k 0 8,74 14,2 Мохообразные Sj 1 3 5 р (ц/га) 0 + 1,74 k 0 0 2,95 Лишайники Sj 0 5 13 р (ц/га) 0 0,08 1,3 k 0 0,63 4,11 K ИИСф 0 0 13.2 25 26.6 53 Ю-17 ЮЗ-11 3 5 3,9 3 14,8 6,7 14 53,4 27,3 9 64,4 24,1 9 7,4 8,16 10 9,75 9,87 11 6,34 8,35 13 7,24 9,7 46.8 85 50 100 К, усл.ед. Параметры Ю-1,5 Коэффициент абсолютной ценотической сохранности k для каждого из ярусов можно вычислить используя видовое разнообразие и любые показатели их значимости, например, биомассу, продуктивность, проективное покрытие и т.д. (k i = pi S i, , где pi – ценотическая значимость биогоризонта; Si – видовое разнообразие биогоризонта). 60 50 40 30 20 10 0 1,5 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 50 65 70 75 мrМ/л Древесный ярус Травяно-кустарничковый ярус Мохообразные Лишайники Изменение величины ИИС фитоценозов в окрестностях металлургического комбината Интегральный индекс сохранности (ИИС) фитоценоза имеет вид: ИИС ф = 1/n k ij / k iz * 100% , ИИС, % где kij – абсолютная ценотическая сохранность биогоризонта в нарушенном местообитании j; kiz –контрольное значение этого параметра; n – число биогоризонтов 120 100 80 60 40 20 0 Североникель Ельники 0 20 40 60 Сосняки 80 100 км Возможности генерализации данных К, усл. ед Применение величины абсолютной ценотической сохранности отдельных биогоризонтов k i и их суммы К = k n для всего сообщества позволяет корректно сравнивать разные природные сообщества в целом при различной степени антропогенной нарушенности 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 Сумма Cu и Ni в подстилке, мМ/кг Предтундровые Северотаежные Южнотаежные 70