Автореферат (1154526)
Текст из файла
На правах рукописиЖЕЛЕЗНОВА ОЛЬГА СЕРГЕЕВНАКОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА БИОГЕОХИМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИЭКОСИСТЕМ В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕНЕЗА(НА ПРИМЕРЕ ПОДТАЕЖНЫХ ЛЕСОВ ЮЖНОЙ МЕЩЕРЫ)03.02.08 – Экология (биологические науки)АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата биологических наукМосква – 20172Работа выполнена на кафедре судебной экологии с курсом экологии человекаЭкологического факультета Федерального государственного автономногообразовательного учреждения высшего образования «Российский университетдружбы народов» (РУДН), г. МоскваНаучный руководитель:Черных Наталья Анатольевнадоктор биологических наук, профессор,зав. кафедрой судебной экологии с курсом экологиичеловека экологического факультета РУДНОфициальные оппоненты:Гераськин Станислав Алексеевичдоктор биологических наук, профессор,ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательскийинститут радиологии и агроэкологии»,заведующий лабораторией радиобиологии иэкотоксикологии сельскохозяйственных растенийЧерников Владимир Александровичдоктор сельскохозяйственных наук, профессор,ФГБОУ ВО «Российский государственныйаграрный университет – МСХА имени К.А.Тимирязева», профессор кафедры экологииВедущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждениенауки «Институт физико-химических и биологических проблем почвоведенияРоссийской академии наук».Защита состоится «22» марта 2018 г.
в 14 часов 00 минут на заседании Советапо защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.203.38 при Российскомуниверситете дружбы народов по адресу: 115093, г. Москва, Подольское шоссе, д.8/5, экологический факультет.С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в научной библиотекеФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов» по адресу: 117198, г.Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6 и на сайте dissovet.rudn.ru.Автореферат разослан «____» января 2018 г.Ученый секретарьдиссертационного совета,кандидат биологических наукЕ.А. Ванисова3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования.
Биологическая продуктивностьпредставляет собой фундаментальное свойство биосферы и означает способностьживого вещества воспроизводить биомассу и образовывать тем самым биотическийпокров (Базилевич Н.И., 1993). Сегодня биологическая продуктивность лесоврассматривается как их основная характеристика, определяющая ход процессов влесных экосистемах и используемаяв целях экологического мониторинга,устойчивого ведения лесного хозяйства, моделирования продуктивности лесов сучетом глобальных изменений, изучения структуры и биоразнообразия лесногопокрова, оценки углерододепонирующей емкости лесов (Усольцев В.А., ЗалесовС.В., 2005). С геохимических позиций биологическая продуктивность, наряду сводным выносом, обеспечивает устойчивость экосистем к антропогенномузагрязнению (Manual on Methodologies and Criteria …, 2004).Проблема биологической продуктивности в учении об экосистемах ибиогеоценозах порождает цикл исследований, связанных, во-первых, собразованием, трансформацией и аккумулированием органического вещества, вовторых, с анализом факторов, обусловливающих продуктивность, в-третьих, соскоростью потоков энергии и циркуляции биогеохимических элементов черезсистему и во взаимодействиях с другими системами (Уткин А.И., 1975).Исследования по данным направлениям особенно активно стали проводиться ссередины 1960-х гг.
в связи с выполнением работ по Международнойбиологической программе (Базилевич Н.И., 1993).Сегодня, несмотря на большое количество исследований биопродуктивностилесов, связанных с оценкой их роли в глобальных экологических циклах истабилизации климата (Усольцев В.А., 2001), отдельные аспекты данной проблемыостаются по-прежнему слабо изученными. Так, для многих работ, посвященныхоценке биопродуктивности лесов и определяющим ее факторам, характерноневысокое пространственное разрешение, не позволяющее проследить локальныеособенности протекания продукционных процессов и вскрыть причины ихпространственных вариаций. Изучая емкость и интенсивность биологическихкруговоротов, исследователи часто оставляют без внимания сезонную динамикуэлементов в растительных тканях. При этом к настоящему времени относительнохорошо изучено влияние различных экологических факторов (в первую очередь,свойств почвы) на накопление тяжелых металлов (ТМ) и радионуклидов (РН)растениями, тогда как влияние генотипического фактора, определяемогобиологическими особенностями вида, до сих пор изучено слабо.
Зачастуюдостаточным результатом биогеохимических исследований считается установление4концентраций элементов в тканях и органах растений, без серьезной интерпретацииполученных значений. В то же время комплексных исследованийбиопродуктивности, в том числе определяющих ее факторов и биокруговоротов,сравнительно мало. Это обусловливает актуальность выбранной темы.Следует подчеркнуть, что, во-первых, Южная Мещера расположена в зоне«гидротермического перелома» (Глебова О.В. и др., 2000) – границе бореального исуббореального термических поясов. В первом из них рост атмосферногоувлажнения ведет к снижению продуктивности экосистем, а во втором, напротив, кее увеличению (Базилевич Н.И. и др., 1986).
Это создает контрастные условия дляразвития растений на положительных и отрицательных элементах рельефа даже принебольших перепадах относительных высот и способствует межгодовой вариацииприроста даже в условиях слабой динамики климата. Во-вторых, Южная Мещера,занятая хвойно-широколиственными лесами, расположена в центре староосвоеннойтерритории России и испытывает влияние хозяйственной деятельности, что делаеткомплексные биогеохимические исследования особенно актуальными.Цель исследования – изучение закономерностей биогенной миграциитяжелых металлов (Cu, Zn, Cd) и радионуклидов (137Cs, 40K) в лесных экосистемахЮжной Мещеры, как фактора их устойчивости к загрязнению.В соответствии с целью были сформулированы следующие задачи:1. Количественная оценка запасов различных фракций биомассы древесныхпород Южной Мещеры и выявление закономерностей пространственногораспределения аномалий прироста древостоя.2.
Анализ влияния литогенетических ландшафтных факторов набиопродуктивность древесных пород Южной Мещеры.3. Оценка вклада климатических факторов в формирование биологическойпродукции в лесных экосистемах.4. Определение закономерностей транспорта тяжелых металлов ирадионуклидов в системе растительных органов и установление барьерныхмеханизмов аккумуляции элементов в фитомассе.5. Оценка потенциала биотического блока по мобилизации и иммобилизацииТМ и РН, определяющего уровень естественной биогеохимической устойчивостилесных экосистем к химическому загрязнению.Объект исследования – подтаежные лесные экосистемы Южной Мещеры (впределах Рязанской области).Предмет исследования – факторы, определяющие биогеохимическуюустойчивость лесных экосистем к загрязнению ТМ и РН (видовой составрастительности, биологическая продуктивность, геохимическая специализациявидов, закономерности распределения химических элементов в фитомассе).5Научная новизна работы.
В работе впервые дана комплексная оценкаспецифики ландшафтных процессов в Южной Мещере: рассмотрены ключевыефакторы, определяющие величину биопродуктивности древостоя лесных экосистем(особенности литогенной основы, почвенного покрова, климатическая динамика).Установлено территориальное соответствие локальных вариаций прироста деревьевпо диаметру и неоднородностей литогенной основы, которые опосредованно –через интенсивность водообмена – определяют пространственную динамикупродуктивности лесных экосистем. Проведена структурно-генетическая типизацияприродных комплексов с подробностью, соответствующей детальности данныхГосударственного учета лесного фонда.Установлены масштабы и закономерности временной динамики приростадревостоя в различных топоэкологических условиях Южной Мещеры. Впервыеанализ реперных лет выполнен совместно с анализом динамики индекса NAO(Североатлантического колебания), как доминирующего климатического режимаАтлантико-Европейского сектора.Впервые дано объяснение механизма гипераккумуляции 137Cs растениями.Предложенный нами механизм гипераккумуляции 137Cs позволяет объединить такиеважнейшие особенности гипераккумуляторов, как их способность, с одной стороны,к сверхпроизводству органических кислот в побегах и, с другой стороны, кактивному поглощению и транспорту К при пониженной селективности Ктранспортных систем.
Предложенному механизму удовлетворяют все известные насегодня гипераккумуляторы 137Cs.Результаты определений содержания ТМ и РН в биомассе растенийиспользованы для расчета коэффициентов транслокации, дискриминации иконтрастности; интерпретация полученных данных осуществлена с привлечениемрезультатов исследований в области биохимии, физиологии растений, генетики.Рассматривается один из наименее изученных факторов, влияющих на накоплениеТМ и 137Cs растениями, – генотипический фактор, определяемый биологическимиособенностями вида.
Следует отметить, что в биогеохимических исследованияхданному фактору до сих пор уделяется недостаточное внимание.Осуществлен синтез пространственных оценок продуктивности и запасовфитомассы сообществ с оценками содержания элементов в различных структурныхкомпонентах фитоценозов; определен потенциал растительности лесных экосистемЮжной Мещеры по мобилизации и иммобилизации ТМ и РН.Положения диссертации, выносимые на защиту.1. Установлено, что ведущая роль в формировании характера изменчивостибиопродукционного процесса в Южной Мещере принадлежит пространственным6вариациям интенсивности водообмена, тесно связанным с глубиной залегания иморфологией поверхности коренных пород.2.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
