Изменение первичной продуктивности

Первичная продуктивность — это общее количество органических веществ, производимое сообществом фотосинтезирующих продуцентов (главным образом зелеными растениями) на единицу поверхности за сезон или в единицу времени.

Многие авторы подчеркивают, что химическое загрязнение среды имеет следствием не только изменение видового состава растительности, но и снижение общей фитомассы фитоценоза. В общей органической массе, создаваемой тем или иным луговым сообществом, большая доля (до 80—85%) принадлежит подземной части растений. В упомянутых исследованиях состояния растительных сообществ показано, что в градиенте химического загрязнения надземная и подземная фитомасса растений с увеличением загрязнения участков снижается (рис. 8.11). Это обусловлено уменьшением биомассы большинства семейств, даже злаковых. Тенденция к росту биомассы обнаружена только для семейства норичниковых и гвоздичных, которые встречаются не на всех участках. Отмеченное стимулирование биомассы этих семейств связано, прежде всего, с освобождением жизненного пространства, что создает более благоприятные условия для растений этих видов.

Рис. 8.17. Динамика подземной (7) и надземной (2) фитомассы в градиенте токсической нагрузки (по: Жуйкова и др., 2006; Жуйкова, 2009).

Изменение общей продуктивности сообществ происходит вследствие снижения фитомассы отдельных семейств под действием пессимальных факторов (неблагоприятные метеорологические условия и (или) химическое загрязнение), например, это касается семейств Apiaceae, Fabaceae, Asteraceae (рис. 8.12) и семейств группы «прочих» (Жуйкова и др., 2006).

В благоприятный год фитомасса злаков на фоновом участке 124 г/м², на буферных — 54—78 г/м², в сообществе импактного участка — 55 г/м². В неблагоприятный год данный показатель в сообществе фонового участка снижается в 8,4 раза, на участках буферной зоны — в 2—6 раз, на импактном — в 3 раза. Различия между фитомассой злаков в фитоценозах фонового и импактного участков в неблагоприятный год становятся незначительными (15 и 18 г/м² соответственно).

Рис. 8.12. Изменение надземной фитомассы семейств Apiaceae (а), Fabaceae (б), Asteraceae (в) в градиенте токсической нагрузки в благоприятный (7) и неблагоприятный (2) по погодно-климатическим условиям вегетационный сезон Изменения видового состава и первичной продукции биоценозов под влиянием химического загрязнения могут реализоваться в дестабилизации таких интегральных характеристик ценоза, как интенсивность обменных процессов и в конечном итоге в деформации биогенных циклов химических элементов.

Оценочные средства

Вопросы для подготовки студентов к семинарскому занятию.

• 1. Как изменяется биоразнообразие сообществ под воздействием техногенного загрязнения?
• 2. Какие изменения видового состава, видового богатства и видовой насыщенности могут происходить в сообществах на техногенно нарушенных территориях? Как это влияет на устойчивость биогеоценозов?
• 3. Какие изменения видового состава сообществ мелких млекопитающих могут происходить на техногенно нарушенных территориях?
• 4. Как химическое загрязнение влияет на изменение видового разнообразия птиц? Приведите примеры прямого и опосредованного влияния загрязнения на данный показатель.
• 5. Что происходит с первичной продуктивностью фитоценоза при химическом загрязнении?

6. Всегда ли химическое загрязнение среды ведет к снижению видового разнообразия и продуктивности биоценоза?

Типовые задания для текущего контроля успеваемости СК-1:

• 1. Предположите, почему при загрязнении среды снижение видового разнообразия сообществ происходит за счет крупных видов с большой продолжительностью жизни. На каких экологических законах основана такая перестройка биоценозов?
• 2. Объясните, почему наиболее устойчивыми к загрязнению оказываются представители семейства злаков.
• 3. Сравните представителей разных жизненных форм злаков по устойчивости к химическому загрязнению, а затем обоснуйте, почему в градиенте загрязнения может происходить изменение структуры доминирования злаков как в надземной, так и в подземной сфере.

СК-5:

• 4. Изучено видовое богатство фитоценозов фоновой, буферной и импактной территорий. Выявлено, что значения этого показателя равны соответственно 91, 76, 54 вида. Число общих видов в фитоценозах фоновой и буферной зоны равно 46, буферной и импактной — 37, фоновой и импактной — 32. Определите сходство сообществ по показателю видового богатства и сделайте вывод о влиянии химического загрязнения на исследуемый показатель.
• 5. Объясните, почему для более обоснованных выводов об изменении продуктивности сообществ необходимо проводить многолетние наблюдения.

СК-8:

• 6. В результате хронического действия аэрогенного загрязнения окружающей среды произошла деградация фитоценоза. Предположите, какие изменения биоразнообразия могут произойти в дальнейшем на этой территории.
• 7. Раскройте особенности прямого и опосредованного влияния химического загрязнения окружающей среды на сообщества мелких млекопитающих. Какие изменения видового разнообразия следует ожидать в первом и во втором случае?