Диссертация (1154527), страница 40
Текст из файла (страница 40)
В приросте древесины и коры ствола старовозрастных лесовежегодно фиксируется 57-66% от общего количества ТМ, вовлекаемых впродукционные процессы на территории исследования. Потенциал устойчивостиэкосистем к химическому загрязнению существенно понижается за счетантропогенных пустошей, составляющих 5% от общей площади земельСолотчинского лесхоза. Биотический блок пустошей представлен в основномтравянистымярусом.Отсутствиедревеснойрастительностиприводиткизменению структуры биогенной миграции: ее рецикличная составляющаяприобретает роль основного звена миграции, а долговременная иммобилизация вприросте отсутствует.
Таким образом, для 5% территории исследованияхарактерны нулевые значения геохимической устойчивости, определяемоймасштабамииммобилизацииТМвтканяхствола.Пространственноераспределение молодняков и антропогенно измененных земель, не покрытыхлесом, показано на рис. 6.3 и 6.4.202БолотаПустоши1086.5 га1843 гаБолота5% Старовозрастные3%Молодняки18316 га12380 га55%37%1.03 т/гаМолодняки1%Пустоши0%11.2 т/гаСтаровозрастные16%58.3 т/га83%а)б)Болота0.02569 т/га/годМолодняки2%0.50825 т/га/год35%0.77321 г/га/годМолодняки9.9324 г/га/год40%3%Старовозрастные1%1.8 г/га/годБолотаСтаровозрастныеМолодняки0.918 т/га/год0.92302 г/га/год63%33%в)Болота0.03975 г/га/годСтаровозрастные14.21г/га/год57%д)66%г)БолотаСтаровоз0.0063 г/га/год растныеМолодняки2%0.174 г/га/год0.107 г/га/год61%37%е)Рисунок 6.2 – Структура земель лесного фонда Солотчинского лесхоза (а) имасштабы биогеохимического круговорота на землях разных категорий: б)биомасса древесины и коры ствола; в) ежегодная продукция древесины и корыствола; г) ежегодная долговременная иммобилизация Cu в тканях ствола; д)ежегодная долговременная иммобилизация Zn в тканях ствола; е) ежегоднаядолговременная иммобилизация Cd в тканях ствола203Рисунок 6.3 – Удельная площадь молодняков в Солотчинском лесхозе(по данным таксации 2002 г.)Рисунок 6.4 – Удельная площадь антропогенно измененных земель,не покрытых лесом (по данным таксации 2002 г.)204Для каждого из рассмотренных ТМ построены картосхемы общих запасовэлемента в фитомассе подтаежных экосистем Южной Мещеры (рис.
6.5),ежегодной долговременной иммобилизации в стволах и в комле (рис. 6.6),ежегодной аккумуляции растущим торфом (рис. 6.7), а также картосхемымасштабов рецикличной миграции (рис. 6.8). При анализе пространственноговарьирования данных показателей необходимо учитывать породный состав лесоврайона исследований (табл. 3.1, рис. Б.2 Приложения Б), особенностигеохимической специализации растительности (см. главу 5), величину запасовфитомассы лесных экосистем (табл. 6.1, рис. 4.2, Приложение Г), долюантропогенно нарушенных земель (рис. 6.4).Как следует из рис.
6.5 (а) и 6.6 (а), наиболее пространственно выраженныемаксимумы емкости и интенсивности биокруговоротов Cu характерны дляСолотчинской останцовой местности I и примыкающих территорий на западерайонаисследований.ОсобенностямиместностиIявляютсяхорошаядренированность и господство старовозрастных монодоминантных сосновыхлесов. Породный состав древостоя и близкие к максимальным запасы фитомассы– главные факторы, обусловливающие интенсивное накопление Cu в биоблокеэкосистем Солотчинской местности.
Как показано в главе 5.1, ариданитная соснадостаточно активно аккумулирует Cu в древесине ствола, в том числе за счетдополнительной ионообменной емкости карбоксильных групп смоляных кислот.Локальные максимумы биокруговоротов Cu вне местности I также достаточночеткосоответствуюттерриториямспреобладаниемвысокопродуктивныхсосновых древостоев. В высокопродуктивных сообществах с преобладаниемгумидокатных видов (березы и осины), например, в местности VII, запасы Cu и ееежегодная иммобилизация в стволовой древесине снижаются почти в 2 раза исоответствуют средним для территории значениям. Болота с характерными дляних минимальными запасами фитомассы и существенной долей гумидокатныхвидов маркируются наименьшими показателями емкости и интенсивностибиокруговоротовCu.Подчеркнем,чтодлярецикличноймиграциипервостепенное значение имеют масштабы биопродукционных процессов, а неCu205а) Cuб) ZnРисунок 6.5 – Запасы тяжелых металлов в фитомассе подтаежных экосистемЮжной Мещеры (I…XI – номера ландшафтных местностей (см.
рис. 3.1))206в) CdРисунок 6.5 – (Окончание)а) CuРисунок 6.6 – Ежегодная иммобилизация тяжелых металлов в биомассествола и комля древостоев подтаежных экосистем Южной Мещеры(I…XI – номера ландшафтных местностей (см. рис. 3.1))207б) Znв) CdРисунок 6.6 – (Окончание)208а) Cuб) ZnРисунок 6.7 – Аккумуляция (долговременная иммобилизация) тяжелых металловрастущим торфом в подтаежных экосистемах Южной Мещеры(I…XI – номера ландшафтных местностей (см. рис. 3.1))209в) CdРисунок 6.7 – (Окончание)а) CuРисунок 6.8 – Масштабы участия тяжелых металлов в рецикличной миграциив подтаежных экосистемах Южной Мещеры(I…XI – номера ландшафтных местностей (см. рис. 3.1))210б) Znв) CdРисунок 6.8 – (Окончание)211породный состав древостоя, что обусловлено ее высокими концентрациями вфизиологически активных органах лиственных, в том числе гумидокатных видов.Поэтому максимумы рецикличных потоков Cu приурочены к наиболеепродуктивным сообществам, в том числе и в местности VII, где преобладаютгумидокатные породы (рис.
6.8 (а)).Для Zn, в отличие от Cu, минимальные значения всех параметров биогенноймиграции приурочены к Солотчинской останцовой местности I и прилегающимтерриториям. Еще одна область минимумов соответствует заболоченным землямПеределецкой равнины IX. Максимальные значения емкости и интенствностибиокруговоротов Zn характерны для Борисковской равнины VII (рис.
6.5(б), 6.6(б), 6.8 (б)). Таким образом, в пространственной картине процессов биогенноймиграции Zn в пределах района исследований отчетливо выделяются 3 «полюса»с различной емкостью и интенсивностью биогеохимических круговоротов.Приуроченность максимальных значений параметров биогенной миграцииZn к Борисковской равнине обусловлена двумя факторами. Во-первых, для этойтерритории характерны максимальные значения биопродуктивности древостоя.ГравитационнаяаномалияБельскогомассива,суммирующаясясположительными эффектами мелиорации, существенно ускоряет гидродинамику,врезультатечегонегативноевлияниепереувлажнения(типичноголимитирующего фактора в условиях сниженных равнин Мещеры) не проявляется,и почвенно-грунтовая влага начинает выполнять полезную работу.
Вторымфактором является геохимическая специализация преобладающих пород. НаБорисковской равнине произрастают полидоминантные леса с преобладаниемберезы, осины, участием дуба и ели. Эти породы требовательны к трофности почви интенсивно накапливают зольные элементы; при этом Zn особенно активнонакапливается гумидокатными березой и осиной (их доля в древостое составляетв среднем 68%).
Таким образом, как особенности видового состава (преобладаниегумидокатныхвидов), так иболее активные продукционные процессыобеспечивают рост емкости биокруговоротов Zn в лесных экосистемах212Борисковской равнины (в среднем в 1,5 раза относительно среднего потерритории и в 3,5 раза относительно минимальных значений).МинимальныезначенияпараметровбиогенноймиграцииZnвСолотчинской останцовой местности I обусловлены практически полнымотсутствием в составе древостоя накапливающих Zn гумидокатных видов.Некоторый рост интенсивности биокруговоротов наблюдается в контурах узкихпогребенных доплейстоценовых эрозионных врезов, где в настоящее времянаблюдается внедрение влаголюбивой гумидокатной березы.
Таким образом, дляместности I характерен контрастный потенциал биогеохимической устойчивостиэксистем: высокий – в отношении Cu и низкий – в отношении Zn.Сниженная интенсивность биогенной миграции Zn на Переделецкойравнине IX обусловлена, в первую очередь, не видовым составом древостоя, как вслучае Солотчинской местности, а его низкой продуктивностью в условияхгрунтового переувлажнения, не устраняемого мелиорациями (рис. 3.1; 3.3; 4.2).Как показано в главе 3, осушение эффективно, если его вклад суммируется сприродными геологическими предпосылками (как на Борисковской равнине),тогда как в пределах Переделецкой равнины (бывшей Северной ложбины)природные факторы обеспечивают застой влаги.
Дополнительными факторами,снижающими интенсивность круговоротов, являются также малый возрастдревостоев и существенная доля пустошей: как минимум четырежды за последние120 лет (в том числе 3 раза – за 80 лет) данная территория страдала отразрушительных пожаров.ПространственнаякартинамасштабовбиогенноймиграцииCdвзначительной мере аналогична Zn (рис. 6.5(в), 6.6 (в), 6.8 (в)). Наиболеесущественным сходством является приуроченность максимумов биокруговоротовCd к Борисковской равнине VII. Это, как и в случае с Zn, связано с высокойбиопродуктивностью древостоев и с преобладанием гумидокатных видов.Сниженная интенсивность биогенной миграции Cd, как и Zn, характерна длязаболоченныхземельПеределецкойравниныиобусловленанизкойпродуктивностью древостоя.
Наиболее существенное отличие в миграции двух213элементов - геохимических аналогов характерно для Солотчинской местности I:общие запасы Cd в фитомассе данной территории в 1,5 раза больше, чем среднеепо лесхозу значение. Факторами, обусловливающими существование «полюса»интенсивной биогенной миграции Cd в местности I, являюся, во-первых,значительные запасы биомассы старовозрастного леса и, во-вторых, активнаярецикличнаямиграцияCd,связаннаясобновлениемтонкихкорней,аккумулирующих токсичный элемент.Вклад роста торфяников в долговременную иммобилизацию ТМ показан нарис.
6.7. Как уже отмечалось выше, данный вклад менее значим, чем аккумуляцияв тканях ствола, из-за различий в масштабах ежегодного прироста ствола иежегодного нарастания торфяной массы, а также из-за разницы в химическомсоставе живой биомассы и торфа, формирующегося из нее. Пространственныйаспект торфонакоплений закономерен: полное отсутствие в дренированнойСолотчинской местности и нарастание к центру Переделецкой равниныпараллельно ухудшению гидродинамики. В своих наиболее общих чертахпространственнаякартинавкладаторфяниковвиммобилизациюТМпротивоположна таковой для вклада «живой» биомассы.Интегральную характеристику устойчивости экосистем Южной Мещеры кпривносу ТМ и регуляторной роли биоблока дает табл. 6.3, в которойпредставлены результаты расчетов баланса ТМ в лесных экосистемах. Изматериалов табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
