Введение к работе
Актуальность работы. Проблема загрязнения окружающей среды и связанная с этим деградации растительности стала важной для промыш-ленно развитых стран, а в отдельных своих аспектах приобретает общепланетарное значение.
Наиболее мощным источником отрицательного воздействия на леса являются атмосферные и наземные отходы перерабатывающих предприятий цветной металлургии. Совместное действие основных составляющих выбросов этих предприятий сернистого ангидрида и тяжелых металлов оказывает губительное влияние на лесную растительность.
Несмотря на многочисленные исследования, касающиеся вопросов воздействия атмосферного загрязнения на растительность, эта проблема остается неразрешенной, в частности для Среднего Урала - одного из крупнейших промышленных районов России.
Недостаток сведений о закономерностях изменения химического состава растений в условиях Среднего Урала, подвергающихся атмосферному загрязнению, не дает возможности прогнозировать изменения, которые будут происходить в экосистемах при разных уровнях атмосферного загрязнения. Кроме того, важным является индикация слабого техногенного загрязнения растительности и установление пороговых значений накопления элементов-загрязнителей в растениях разных таксономических групп, вызывающих изменение их жизненного состояния. Таким образом, недостаточная изученность изменений, происходящих в химическом составе компонентов лесных экосистем, подвергающихся атмосферному загрязнению, предопределила постановку данного исследования.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является изучение влияния атмосферного загрязнения окислами серы совместно с полиметаллической пылью (на примере атмосферных выбросов
Красиоуральского медеплавильного комбината (КМК)) на накопление химических элементов различными компонентами хвойных лесов Среднего Урала. Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:
дать оценку выпадения элементов-загрязнителей на территории исследуемых лесных экосистем, в градиенте расстояния от источника выбросов;
изучить закономерности накопления химических элементов доминантами фитоценозов хвойных лесов Среднего Урала;
изучить влияние атмосферного загрязнения выбросами КМК на свойства лесных почв;
определить наличие связи и зависимости между показателями состояния компонентов лесных экосистем и накоплением химических элементов в этих компонентах.
Научная новизна работы. Проведено сопряженное изучение содержания элементов-загрязнителей в системе атмосфера-снег-почва-растение в хвойных лесах Среднего Урала, подвергающихся атмосферному загрязнению окислами серы совместно с полиметаллической пылью. Получены данные по минеральному составу снеговых вод, почв и растений ключевых участков хвойных лесов, расположенных на разном удалении от источника выбросов. Использовался комплексный подход в исследованиях, позволивший установить взаимосвязь между аккумуляцией химических элементов в древесных и травянистых растениях и их жизненным состоянием, а также определить критические значения концентраций загрязнителей, вызывающих повреждение и разрушение лесных экосистем.
Практическая значимость работы. Результаты проведенных исследований положены в основу картирования загрязненных территорий Свердловской области при экологическом мониторинге. Установленные значения токсических концентраций элементов-загрязнителей для расте-
ний разных таксономических групп, а также взаимосвязь между аккумуляцией тяжелых металлов и серы растениями и характеристиками их жизненного состояния позволили прогнозировать результаты воздействия атмосферного загрязнения на растительность. Увеличение уровня накопления загрязняющих веществ в ассимилирующих органах растений находится в тесной связи с ухудшением общего состояния насаждения : уменьшением индекса санитарного состояния, снижением продолжительности жизни хвои и одновременным увеличением степени ее некротиза-ции и т.д.. И вследствие этого химический анализ является одним из наиболее чувствительных и надежных методов индикации атмосферного загрязнения^
Положения, выносимые на защиту. 1. В условиях Среднего Урала древесный ярус значительно снижает выпадения атмосферных загрязнителей на ниже расположенные ярусы лесных фитоценозов. 2. Максимальной аккумулирующей способностью к загрязнению данного типа обладают растения живого напочвенного покрова и подлеска. Так мхи, папоротники, рябина и черемуха накапливают наибольшие количества тяжелых металлов и серы в ассимиляционных органах по сравнению с другими растениями, что облегчает обнаружение слабого техногенного загрязнения. 3. В районе действия атмосферных выбросов Красноуральского медеплавильного комбината сернистый ангидрид оказывает отрицательное воздействие на жизненное состояние как отдельных растений, так и фитоценоза в целом на большем расстоянии, чем тяжелые металлы.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались: на школе-семинаре молодых ученых УрО РАН «Проблемы рационального использования, воспроизводства и экологического мониторинга лесов (Свердловск, 1991); на школе-семинаре молодых ученых ф-та Почвоведения МГУ «Современные проблемы почвоведения и экологии» (Красновидово, 1993); на Международной научной конференции «Про-
мышленная ботаника: состояние и перспективы развития» (Кривой Рої 1993); на научных семинарах лаборатории экологии техногенных расти тельных сообществ Ботанического сада УрО РАН (1991-1998).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, глав, заключения, выводов и списка литературы. Список цитируемой ли тературы включает 179 наименований, из них 58 на иностранных языка? Общий объем работы 131 страниц текста, включая 25 таблиц и 12 pt сунков.