Геохимическая экология диких копытных в условиях Центрального Черноземья Тютиков, Сергей Федорович

Введение к работе

Общая характеристика работы*

Актуальность проблемы. Комплексное изучение научных проблем, связанных с влиянием факторов среды на организмы, является традиционным для отечественного естествознания. Среди множества этих факторов важную роль играет химический элементный состав среды и организмов. Взаимодействие живого вещества и среды обитания организмов в результате миграции химических элементов и трансформации энергии составляет сущность геохимической экологии - сравнительно нового научного направления биогеохимии и экологии, основанного В.В.Ковальским (1972). Оно является органическим продолжением учения В.И. Вернадского о биосфере (1940) и концепции А.П. Виноградова о биогеохимических провинциях (1938).

В последнее время геохимическая экология акцентирует внимание на антропогенно измененных ландшафтах, способствуя решению актуальных проблем экотоксикологии и экологического нормирования. В наиболее урбанизированных участках ландшафтов техногенное преобразование биосферы происходит настолько интенсивно, что живые организмы оказываются не в состоянии приспособиться к возрастающим нагрузкам. В экстремальных геохимических условиях у растений могут развиваться уродливые формы, а животные страдают микроэлементозами (Авцын и соавт., 1991; Уразаев и др.,1990).

Интерес экологов и биогеохимиков к Центральному Черноземью вызван прежде всего тем, что эта территория является

'Сокращения: БГХ - биогеохимический; ВГБЗ - Воронежский государственный биосферный заповедник; t -ГХЦГ - if -изомер 1,2,3,4,5,6-гексахлорциклогексана; п,п'-ДДТ - п, п'-дихлорди-фенилтрихлорметилметан; п,п'-ДДЭ - п.п'-дихлор-2,2-бис(4-хлорфенил)этилен; КРС - крупный рогатый скот; МДУ - максимально допустимый уровень; МЭ - микроэлемент(ы); ПДК - предельно' допустимая концентрация; с.х. - сельскохозяйственный; ТМ - тяжелые металлы; ХОП - хлорорганические пестициды.

- г -

густонаселенным аграрчо-промышленным регионом. Почвенно-кли-матические условия, благоприятствующие произрастанию большинства зерновых и технических культур, обусловливают развитие здесь интенсивного сельскохозяйственного производства. По естественному содержанию в среде большинства химических элементов районы Центрального Черноземья принято считать фоновыми . территориями .

Обследуемые нами природные комплексы находятся в лесостепной зоне Центральной России. Животный мир региона богат и сочетает в себе виды, присущие степям и лесам (Барабаш-Ники-форов,.Павловский, 1947). Дикие копытные животные (лось, кабан, косуля), обитающие здесь, имеют широкое распространение в Европе и Азии. В условиях заповедности или при соответствующей охране данные виды накапливают значительную биомассу и составляют важное звено в биогенной миграции химических элементов. Известна также косвенная роль этих животных в БГХ циклах (Покаржевский, 1985).

Дикие копытные животные, в особенности косуля,- общепризнанные виды-индикаторы целого ряда ТМ и МЭ и широко используются для целей экологического мониторинга за рубежом (Thornton,1986; Grete et al., 1987; Galgan,1995; Langgemach e.t al., 1995).Однако, по сравнению с ex. животными дикие копытные в геохимическом аспекте менее изучены, несмотря на то, что они в большей степени отражают влияние.содержання химических элементов в компонентах биогеоценооза. Обе группы в совокупности являются основным источником получения мяса и мясных продуктов для населения.

Цель исследований - изучить БГХ роль диких копытных, обитающих в Центральном Черноземье, и оценить экологический статус ряда биологически активных МЭ и ТМ.

Ставились следующие задачи:

1. Определить концентрации Hg, Pb, Cd, As, Cr, Se, Cu, Zn, Sr, Mn, Co в органах,тканях животных и компонентах среды (вода, почва, растения).

2. Установить БГХ параметры диких копытных Центрального Черноземья (лось, кабан, косуля).

3. Провести экотоксикологическую оценку указанных видов, основываясь на содержании МЭ, ТМ и ХОП в органах живот-

ных и компонентах среды и соответствующих нормативных параметрах, включая БГХ критерии.

Выбор химических элементов не случаен. Некоторые из них относят к ТМ. при превышении ПДК которых в кормах у животных и человека развиваются токсикозы. Другие, относящиеся к МЭ, имеют нижний и верхний критические пределы концентраций. Содержание большинства из выше перечисленных элементов в продуктах питания нормируется.

Работа по теме диссертации выполнялась в течение 1993-1997 гг. согласно тематическому плану НИР ГЕОХИ РАН по проблеме 2 "Биогеохимия", теме "Генезис, формирование и эволюция природно-техногенных БГХ провинций. БГХ циклы миграции химических элементов".

Научная новизна. В результате проведенных исследований получены новые данные о распределении ряда химических элементов и ХОП в органах диких копытных и с.х. животных, водах, почвах и растениях двух субрегионов Центрального Черноземья. Впервые представлены БГХ параметры трех видов диких копытных животных и дан анализ аккумулирования широкого спектра МЭ и ТМ различными органами и тканями животных.

Впервые проведена экотоксикологическая оценка данной группы млекопитающих по содержанию химических элементов и ХОП в связи с фоновым характером территории района исследований. Показано, что растения и животные лесных биогеоценозов Чернянского района и ВГБЗ интенсивно накапливают хром,а по уровню кадмия ВГБЗ представляет собой зону риска.

Практическая ценность. Материалы исследований использованы при подготовке "Методического руководства для выявления зон экологического бедствия и кризиса по скорректированным БГХ критериям почвенно-растительного комплекса", разработанного в рамках государственной программы "Экологическая безопасность России" (раздел 6.8.19).

Материалы по изучению уровней и закономерностей распределения химических элементов и ХОП в БГХ пищевых цепях Центрального Черноземья представляют ценность при БГХ районировании, экологическом мониторинге территории Центральной России, а также как сравнительные данные при оценке территорий с различной степенью экологической напряженности. Особую

практическую ценность имеют результаты выявления видов и органов-индикаторов, накапливающих критические концентрации того или иного химического элемента. Впервые определенные БГХ параметры (К₆, m_a, F_m) диких копытных, обитающих на фоновых территориях, имеют справочный характер, а экотоксико-логическая оценка популяций этих животных важна в общебиологическом и медицинском аспектах.

На зашиту выносятся следующие основные положения:

данные по содержанию ряда химических элементов и ХОП в органах диких копытных и с.х. животных и компонентах среды (вода, почва, растения) Центрального Черноземья;

особенности накопления МЭ, ТМ и ХОП в различных органах ряда животных;

комплекс БГХ параметров (К₆, m_a> F_m) диких копытных Центрального Черноземья, отражающих геохимическую энергию этих животных в условиях фоновых территорий.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на 35-м конгрессе ИШАК (Стамбул, 1995), на международном симпозиуме "Селен в геохимии, биологии и медицине" (Белград, 1996), на международном симпозиуме по прикладной геохимии стран СНГ (Москва, 1997), на научных конференциях: "Проблемы изучения и охраны заповедных природных комплексов" (п.Варварино, 1995); "Фауна Центрального Черноземья и формирование экологической культуры" (Липецк, 1996); "Научное наследие П.П.Семенова-Тян-Шанского и его роль в развитии современной науки" (Липецк, 1997); "Проблемы сохранения и оценки состояния природных комплексов и объектов" (ВГБЗ, 1997).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ...

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Она изложена на 191 с., включая 17 таблиц и 9 рисунков. Библиография включает 325 ссылок на отечественные и иностранные публикации. В приложении представлены цифровые данные по валовому содержанию ряда МЭ и ТМ в органах и тканях диких копытных и с.х. животных.