Деформация биогеохимических циклов

Согласно современным представлениям биота формирует и контролирует в биосфере потоки вещества и энергии, обеспечивая постоянство параметров окружающей среды. Различные трофические уровни экосистем активно участвуют в стабилизации среды, выступая как в роли своеобразных геохимических барьеров, так и в качестве активных природных депо химических элементов. Жизнедеятельность организмов является организующим началом биосферы.

Если наличие постоянной интенсивности биогеохимических циклов в естественных, не измененных антропогенной деятельностью биогеоценозах следует рассматривать в качестве необходимого фактора, обеспечивающего их стабильное функционирование, то деформация этих циклов при химическом загрязнении среды — проявление дестабилизирующих процессов. Ключевая роль в формировании ответа биогеоценоза на подобный химический стресс принадлежит растительности. Растения являются первичными продуцентами — основой трофической структуры и всего существования биоценоза. Следовательно, именно растения являются звеном, вовлекающим элементы, в том числе и токсичные, в биогеохимические циклы и передающие их по разветвленной системе пищевых цепей.

Общеизвестно, что в биосфере в целом и в отдельных биогеоценозах химический состав организмов тесно связан с химическим составом среды обитания. Растения вовлекают в биологические циклы химические элементы из всех сред обитания, в том числе и непосредственно из почвенных горизонтов — основного депо химических элементов в природных системах.

В научных публикациях широко представлены особенности накопления различными видами растительности химических элементов в условиях природного или антропогенного загрязнения ими окружающей среды. Освещается также реакция растительных организмов на подобное токсическое воздействие. Вместе с тем отмеченная в публикациях специфика накопления растениями химических элементов и вызванная этим трансформация растительных сообществ имеет следствием эффекты биоценотического ранга. Речь идет о том, что растительные сообщества, проявляя морфологическую и функциональную специфику, вызывают изменение видовой специфики фитоценоза.

Таким образом, участие растительности в формировании биогенных циклов в конечном счете определяется не только уровнем химического загрязнения среды (прежде всего почвы), биологической избирательностью и особенностями накопления химических элементов растениями различного вида. Немалую роль в этом играют и состав сообщества, и обилие его компонентов.

В условиях широкого видового состава растительности и неполной представленности ее членов на всех участках трудно проследить общие закономерности накопления металлов растительным сообществом. В проблеме формирования биогенных циклов химических элементов целесообразно рассматривать средние концентрации металлов в надземной биомассе.

Отметим, что при таких средних оценках возрастание содержания элементов в растительности менее выражено, чем увеличение их концентраций в почвах. Например, при 30-кратном увеличении содержания меди в почвах в растениях в среднем ее накапливается больше лишь в 7 раз. Аналогично меньше, по сравнению с увеличением соответствующих элементов в почвах, растения накапливают кадмий и свинец (в 6 раз), еще меньше в них концентрируются марганец, хром и никель (примерно в 2—3 раза).