Диссертация (1154527), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Автор цитируемой публикации связывает низкоесодержание Cd в торфах Западной Сибири с его более низкой воздушноймиграцией (чистотой атмосферы). Эта точка зрения полностью соответствуетнашей и подтверждается результатами балансовых расчетов (табл. 6.3).6.2. Радионуклиды (137Cs, 40K)В табл. 6.4 приведены значения активности 137Cs и 40K в биотическом блокелесных экосистем, рассчитанные с учетом биомассы и видового состава древостояи нижних ярусов для экосистемы в точке 9а (выделы 18 и 27 квартала №70Борисковского лесничества) (рис. 2.5, табл.
2.6). Данные табл. 6.4 отражают219наиболее характерные закономерности транслокации, аккумуляции и барьерныхмеханизмов РН в растительности подтаежных лесных экосистем.Таблица 6.4 – Запасы органического вещества и суммарная активность РН влесных экосистемах Южной Мещеры *Надземная частьПодземная частьДревесный ярус137Биомассат/га%Бк/мДревесина ствола113,38 64,10Кора стволаДревесина толстыхветвейКора толстых ветвей10,77Ярусы, фракции фитомассы40Cs2K2%Бк/м79,7123,9356,4913,726,1024,607,3832,607,928,845,0029,989,0046,1211,212,031,158,542,5613,243,22Тонкие ветви6,953,9340,0612,0368,7616,71Хвоя, листваИтого в надземнойфитомассеКомельДревесина толстыхкорнейКора толстых корней5,122,9045,8713,7768,1416,55147,10 83,16 228,76 68,68 285,3569,32Тонкие корни%9,555,405,111,535,571,357,154,0410,733,227,931,932,821,5916,855,066,101,485,583,1528,648,6037,018,99Итого в подземной25,09 14,18 61,32 18,41 56,61фитомассеПодлесок, травяно-кустарничковый и4,692,66 43,00 12,91 69,65мохово-лишайниковый ярусы176,88 100 333,08 100 411,61Итого по фитоценозу13,7516,93100Примечание: * рассчитано для экосистемы в точке 9а (рис.
2.5, табл. 2.6). См.примечание к табл. 6.1Как следует из табл. 6.4, на долю стволовой древесины приходится болееполовины (64%) биомассы фитоценоза, однако, как и в случае с ТМ, с даннойфракцией фитомассы ассоциировано менее половины суммарной активности РН вфитоценозе: 24% – для137Cs и40137Cs и 14% – для 40K. При этом интенсивное накоплениеK характерно для фотосинтезирующих органов, тонких ветвей и корытолстых ветвей: как показано в главе 5.2,аналогу40137Cs, подобно его геохимическомуK, транслоцируется в наиболее физиологически активные органы. Вцелом, как следует из табл. 6.4, процентные доли137Cs и 40K, ассоциированные сфракциями фитомассы древесного яруса, очень близки.137Cs несколько более220активно накапливается в подземных органах (за счет аккумуляции в тонкихкорнях и коре толстых корней), что является отражением барьерной функциикорневых систем в отношении данного РН.Активность РН, связанная с нижними ярусами растительности – подлеском,травяно-кустарничковым и мохово-лишайниковым ярусами – составляет 13-17%от суммарной активности137Cs и 40K в фитоценозе (соответствующий показательдля ТМ равен 10-12%).
Подчеркнем, что вклад в суммарную активность нижнихярусов вполне сопоставим с вкладом стволовой древесины (а дляпревышает его). В случае13740K дажеCs активность нижних ярусов лишь в 1,85 разаменьше активности, ассоциированной с биомассой древесины; при этом вкладнижних ярусов в общие запасы биомассы фитоценоза в 24,2 раза меньшесоответствующего вклада для стволовой древесины. Растения нижних ярусовподтаежных лесов интенсивно накапливают137Cs не только в подземных органах,но и гипераккумулируют его в надземной фитомассе. Последнее особеннохарактерно для зеленых мхов, папоротника орляка, вересковых.
Вклад зеленыхмхов в суммарную активность нижних ярусов в рассматриваемой намиэкосистеме особенно велик и составляет 57,5%. Это связано как с высокойудельной активностью мхов, так и с их значительным участием в составе живогонапочвенного покрова.Результаты расчетов ежегодного вовлечения РН в продукционные процессы(табл.
6.5) позволяют заключить, что нижние ярусы растительности играютважную роль в мобилизации РН в подтаежных экосистемах Южной Мещеры. Наих долю приходится 26-31% от ежегодной фиксации РН в суммарном приростевсех структурных компонентов фитоценозов (что в целом аналогично ТМ).Больший вклад – около 40% – характерен только для фотосинтезирующихорганов древесного яруса. С приростом остальных фракций фитомассыассоциирована существенно меньшая доля РН.Долговременная иммобилизация137Cs и 40K в тканях стволов (в ежегодномприросте древесины и коры) составляет соответственно 2,25% и 1,31% от221величины их суммарной ежегодной фиксации в приросте всех основныхкомпонентов фитоценоза (это в среднем в 5 раз меньше, чем для ТМ).Таблица 6.5 – Биологическая продуктивность лесных экосистем Южной Мещерыи вовлечение РН в продукционные процессы *Надземная частьПодземная частьДревесный ярусЯрусы, фракции фитомассыПродукцияорганическоговеществат/га×год%Радионуклиды в продукции,Бк/м2×год (1) и % (2)13740CsK1212Древесина ствола1,7416,701,231,720,870,83Кора стволаДревесина толстыхветвейКора толстыхветвей0,171,590,380,530,500,480,191,790,630,890,970,940,040,410,180,250,280,27Тонкие ветви0,989,375,647,909,689,30Хвоя, листваИтого в надземнойфитомассеКомельДревесина толстыхкорнейКора толстыхкорней2,4623,5629,5541,4041,2139,595,5853,4137,6052,6953,5251,410,201,930,110,150,120,110,090,880,140,190,100,100,040,350,220,300,080,08Тонкие корни2,7926,7114,3220,0618,5117,783,1229,8714,7820,7118,818,061,7516,7218,9826,6031,7830,5310,4510071,37100104,10100Итого в подземнойфитомассеПодлесок, травянокустарничковый имохово-лишайниковый ярусыИтого по фитоценозуПримечание: * рассчитано для экосистемы в точке 9а (рис.
2.5, табл. 2.6). См.примечание к табл. 6.1Циклические потоки137Cs и40K, связанные с обновлением листвы, хвои итонких корней древесного яруса, соответственно в 27 и 44 раза масштабнее ихиммобилизации в стволах, что является следствием контрастного распределенияРНвофракцияхнадземнойфитомассы(см.главу5.2).Низкийиммобилизационный потенциал тканей ствола в отношении 137Cs и существенныемасштабы его рецикличной миграции не могут считаться благоприятными дляобеспечения биогеохимической устойчивости подтаежных экосистем к данному222РН. В то же время аналогичные показатели для биофильного 40K, характерные длямещерских сообществ (см. табл. 6.5), напротив, благоприятны, посколькуобеспечивают его постоянную циркуляцию в экосистеме в биодоступной форме.Согласно полученным нами данным (табл.
6.6), в биотическом блокеудерживается 2,05 (40K) - 2,2% (137Cs) от суммарной активности биогеоценоза, еще0,11 (40K) - 1,85% (137Cs) ассоциировано с лесной подстилкой. Различие вактивности РН, связанной с подстилкой, достигает 13-16 раз и являетсяхарактерной особенностью биокруговоротов данных элементов - геохимическиханалогов (рис. 6.11). Согласно результатам А.А. Касацкого (2014), полученнымдлялесныхэкосистембиологический круговоротдальней137зонывыпадений,внастоящеевремяСs значительно отличается от биокруговорота калиядоминированием нисходящих потоков элемента; при этом относительноепоступление 137Cs с опадом по сравнению с начальным периодом усилилось болеечем в 4 раза.Таблица 6.6 – Распределение радионуклидов по компонентам лесных экосистемЮжной Мещеры (2013-2014 гг.) *137КомпонентПочва (запасы в 0-10 см слоеминеральных почв)Древесный ярусПодлесок, травянистый и моховолишайниковый ярусыПодстилкаИтого по экосистеме40Cs2K2Бк/м%Бк/м14493,7595,941965097,84290,081,92341,961,7043,000,2869,650,35279,515106,331,8510021,2420082,850,11100%Примечание: * рассчитано для экосистемы в точке 9а (рис.
2.5, табл. 2.6)Основным источником радиоактивности является почва (до 96% суммарнойактивности биогеоценоза) (табл. 6.6). При этом, согласно результатам А.И.Щеглова (2000), поток РН из лесной подстилки составляет 1,6-3,4% в год, вминеральной толще почвы его интенсивность ослабевает до десятых - сотыхдолей процента, что свидетельствует об аккумуляции здесь РН, поступающих изподстилки. За пределы корнеобитаемой полуметровой толщи в элювиальныхландшафтах137Cs мигрирует в пределах сотых долей процента в год.223Приведенные данные позволяют заключить, что биотический блок в настоящеевремя является главным источником подвижности 137Cs в экосистемах. Сравнениезапасов РН в биоблоке с их ежегодной рецикличной миграцией показывает, чтоежегодно обновляется 21% (137Cs) - 25% (40K) запасов элементов в биоблоке (рис.6.11).
Это существенно выше, чем соответствующие показатели для ТМ (11,515%); в частности, обновление токсичного 137Cs почти в 2 раза интенсивнее Cd.Содержание в биоблоке450Содержание в подстилке400Рецикличная миграция(Бк/м2/год)350Бк / м2300250200150100500Cs-137К-40Рисунок 6.11 – Суммарная активность радионуклидов в биоблоке, подстилке имасштабы их рецикличной миграции в лесных экосистемах Южной Мещеры(рассчитано для экосистемы в точке 9а (рис. 2.5, табл. 2.6))Таким образом, геохимические процессы в биоблоке являются важнейшимрегулятороместественногоассимиляционногопотенциалаэкосистем,ихустойчивости к потенциальному и фактическому загрязнению. Пространственныезакономерности устойчивости экосистем определяются видовым составомрастительности, геохимической специализацией разных видов, барьернымимеханизмами биопоглощения, уровнем продуктивности, долей антропогеннонарушенных земель.
Проведенные исследования показали, что наибольший запаспрочности экосистем наблюдается относительно антропогенного поступлениябиофильного Zn, тогда как в отношении Cu и особенно токсичного Cdсовременный уровень воздействия уже превышает пределы устойчивости, чтовлечет все возрастающую аккумуляцию в депонирующих средах и увеличиваетриск геохимических разбалансировок. Активная рецикличная миграция137Cs в224совокупности с его низкой иммобилизацией в тканях ствола обеспечивает низкийпотенциал биогеохимической устойчивости лесных экосистем в отношенииданного техногенного радионуклида.225ВЫВОДЫ1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
