6.4. Антропогенное воздействие на растительность

На современном этапе антропогенное воздействие на растительный покров Земли можно свести к трем основ­ным формам:

1) полное уничтожение растительного покрова;

2) создание культурных фитоценозов на месте есте­ственной растительности;

3) синантропизация растительного покрова.

Основной формой влияния антропогенного фактора на растительность является вырубка лесов. На земном таре 20-25 га лесов вырубаются за одну минуту.Быстрыми темпами вырубают влажные тропические леса. В них со­средоточено 70% всех видов растений и животных мира. В настоящее время площадь тропических лесов сократи­лась наполовину. Они уничтожаются для использования древесины (на топливо, экспорт и т.д.) и для увеличения площади сельскохозяйственных угодий.

Создание культурных фитоценозов на месте естествен­ной растительности - это создание посевов сельскохозяй­ственных культур, садов, почво- и полезащитных насаж­дений.

Синантропизация растительного покрова — это посте­пенное изменение состава и структуры растительности под влиянием антропогенных факторов. Синантропизация проявляется в следующем: замене коренных фитоценозов производными, замещением эндемичных растений космо­политами и др. Все это приводит к обеднению и однооб­разию растительного мира. Обеднение флоры имеет два аспекта: уменьшение видового разнообразия; сокращение генетического разнообразия. Первое вызвано исчезновением видов. При этом быстрее исчезают эндемичные виды. Вто­рое связано с исчезновением местонахождения вида. Чем разнообразнее условия местообитания вида, тем богаче ге­нофонд. Теперь происходит значительное снижение видо­вой насыщенности различных фитоценозов. Например, в Нидерландах на площади размером 20 км² в среднем сни­зилось число видов с 250 до 180, особенно пострадали (потеряв до 60-70% видового богатства) сенокосы, пастби­ща и т.д.

Считается, что до появления человека один вид расте­ний исчезал в среднем за одну тысячу лет. Признано, что с 1850 по 1950 гг. этот интервал составил уже 10 лет, после 1950 г. — один год. Считается, что теперь один вид исчезает в один день. Быстро исчезает флора островов, представленная часто эндемичными видами. Например, из 1500 эндемичных видов Гавайских островов 500 видов считаются редкими и исчезающими. Быстро вымирают малые популяции видов, находящиеся вне основного аре­ала или на его границе. В густонаселенных, промышленно развитых районах (особенно вблизи крупных городов) исчезновение видов растений происходит более интенсив­но, чем в сельскохозяйственных.

Растительность в значительной степени страдает от лесных пожаров. Причины возникновения разнообразны, но 90% происходит по вине человека.

Различают верховые и низовые пожары. При низовых пожарах горят лесная подстилка, корни на поверхности почвы, кустарники, нижний ярус леса, нижняя часть стволов деревьев. При переходе огня на кроны насажде­ний возникают верховые пожары. Низовой пожар на от­крытых участках при сильном ветре и верховой пожар распространяются со скоростью до 2-3 км/ч.

Кроме того, пожарища превращаются в очаги массово­го размножения вредителей. Это способствует уничтоже­нию растительности.

Большое влияние на растительность оказывает заго­товка древесины. Проводятся рубки главного пользова­ния, которые могут быть объединены в три группы: сплошные, выборочные и постепенные. Сплошные рубки -это способ получения древесины в лесном хозяйстве, при котором на обширной лесосеке все деревья вырубаются за один прием. При выборочной рубке вырубаются только отдельные спелые деревья. При постепенных рубках спе­лый древостой вырубается в несколько приемов. При по­степенных и выборочных рубках частично уничтожается подлесок и напочвенный покров при трелевке древесины.

Наибольший вред лесам приносит сплошная вырубка. Условия произрастания типичных лесных растений резко изменяются. Например, в умеренных широтах многие мхи, черника, кислица, майник отрицательно реагируют на эти изменения. Конкурентная способность других ви­дов (малины, брусники, ряда видов вейников) резко воз­растает и их участие в фитоценозе увеличивается.

Антропогенное воздействие на эволюционный процесс проявляется по крайней мере в четырех направлениях [9]:

1) уменьшение генетической разнородности видов;

2) раздробление популяций растений и их возрастаю­щая изоляция;

3) гибридизация между ранее разобщенными таксонами;

4) появление эндемиков техногенных субстратов и загрязненных мест.

Уменьшение генетической разнородности отдельных видов. Человек сокращает число и размеры популяций, что приводит к уменьшению генетического разнообразия видов. Замена естественных лесных экосистем лесными культурами привела в некоторых районах к сокращению генетического разнообразия древесных растений более чем в сто раз.

Раздробление популяций растений и их возрастаю­щая изоляция. Прежде широко распространенные расти­тельные сообщества сокращаются в размерах и расчленя­ются на ряд изолированных фрагментов, В соответствие с этим уменьшаются и расчленяются популяции растений. Возникающие между ними географические или экологичес­кие барьеры создают для мелких популяций обстановку, близкую к островным популяциям. Существование видов растений в форме мелких популяций создает предпосылки для возникновения серии таксонов внутривидового и даже видового ранга.

Гибридизация между ранее разобщенными таксона­ми. Под влиянием антропогенных факторов нередко уст­раняются географические, экологические барьеры между родственными, но ранее изолированными друг от друга группами. Это происходит в результате преобразования местообитания, нарушения структуры растительных сооб­ществ, массового введения интродуцентов и др.

Например, в Англии два вида боярышника — гладкий и однопестичный — первоначально были экологически ра­зобщены. Боярышник гладкий произрастал в лесах, однопестичный - на открытых местах. Рубки привели к раз­реживанию лесов, в результате на одной территории оказались два вида боярышника, появились гибриды. В Польше появились гибриды; лиственницы польской и ев­ропейской.

Появление эндемиков техногенных субстратов и загрязненных мест. Человек в процессе деятельности со­здает новые субстраты, которые заселяются растениями. Так, при разработке урановых руд в окрестно>стях озера Медвежьего в Канаде отмечено большое число мутантов иван-чая, голубики.

В настоящее время происходит интенсивное отмирание лесов Европы. Одна из причин этого процесса - загрязне­ние воздуха. Воздействие воздушного загрязнения заклю­чается в ослаблении жизнедеятельности листвы и хвои, стволов деревьев и корней.

Проведенные в Германии исследования выявили четы­ре основных типа воздействий загрязнения:

1) прямое действие газов на растительный покров;

2) осаждение тяжелых металлов и аккумуляция их почвой;

3) кислотное действие на растения и почву;

4) действие азотного насыщения.

Различают две группы повреждений растений токси­ческими газами: видимые и скрытые. Внешние видимые признаки проявляются в изменении окраски, некрозах (отмирании) ассимиляционных органов, преждевременном листопаде, недоразвитии побегов, суховершинности, пол­ной гибели растений. Скрытые повреждения проявляются в снижении продуктивности за счет ингибирования фото­синтеза, изменений метаболизма, ускорения старения, увеличения восприимчивости к болезням и вредителям.

Выделено три класса взаимодействий между атмосферны­ми примесями и лесными экосистемами [30]. При низком содержании загрязняющих веществ (взаимодействие первого класса) растительность и почвы лесных экосистем функцио­нируют как их поглотители. В зависимости от характера загрязняющих веществ влияние их может быть незаметным или стимулирующим (как удобрения).

При среднем содержании загрязняющих веществ (вза­имодействие второго класса) некоторые виды деревьев ис­пытывают отрицательное влияние. Оно выражается в на­рушении баланса и обмена питательных веществ, снижении иммунитета к вредителям и болезням, повы­шенной заболеваемости. Уменьшается биомасса и продук­тивность растений, меняется видовой состав и структура сообществ.

Высокое содержание загрязняющих веществ (взаимо­действие третьего класса) может вызвать резкое снижение иммунитета или гибель некоторых деревьев. Происходит упрощение структуры экосистемы, нарушение биологиче­ского круговорота.

Например, содержание сернистого ангидрида в воздухе Европы в 50 раз превышает общепланетарный фон за счет выброса серы энергетическими установками. От заг­рязнения страдают главным образом хвойные леса. В Гер­мании усыхает 75% всех пихтовых лесов, 41% ельников и сосняков [29]. Резко ухудшается качественное состояние хвойных лесов Франции, Нидерландов, Италии, Швейца­рии. При наличии смога фотосинтез может уменьшиться на 66%.

За последние 20 лет XX в. прирост древесины в Евро­пе ежегодно снижался на 0,3% из-за кислотных дождей. Поступление кислот в лесные экосистемы Европы в на­стоящее время превысило естественный уровень более чем в 100 раз. В результате происходит снижение фотосинте­за, дыхания растений, их гибель.

На состояние растительности Беларуси большое влияние оказала авария на Чернобыльской АЭС, в ре­зультате которой в зоне радиоактивного загрязнения ока­залось около 1,73 млн.га лесов или 25% лесных угодий республики.

В первые дни после аварии на ЧАЭС около 80% всех радиоактивных выпадений на леса было задержано над­земными частями древесных растений и около 20% осело на напочвенный покров. В конце лета 1986 г. в надземной фитомассе осталось 13-15% общего количества вы­павших радионуклидов. Начиная с 1988 г., на фоне про­должающегося самоочищения крон, отмечается усиление корневого поступления в надземную фитомассу цезия-137 и стронция-90.

В настоящее время в надземной части, в зависимости от возраста и густоты лесных насаждений, породы дере­вьев и условий произрастания, находится 5-7% радио­нуклидов. Результаты прогноза показывают, что загряз­нение леса будет возрастать в основном в результате поступления радионуклидов из почвы через корневую сис­тему растений.

Генетический анализ семенного материала хвойных пород выявил, что даже на территориях с относительно небольшой плотностью загрязнения цезием-137 наблюда­ется увеличение более чем в два раза частоты мутаций.

Травянистая растительность накапливает различное количество радионуклидов в зависимости от почвенно-ландшафтных условий и уровня увлажнения. На лугах и болотах наибольшей способностью их аккумулировать об­ладают семейства осоковых, щавелевых, бобовых и зла­ковых.

При плотности загрязнения почв цезием-137 свыше 3700 кБк/кв.м отмечены аномалии в росте и развитии травянистых и кустарниковых видов: искривление и опу­холевые утолщения стеблей, асимметрия и курчавость листьев, усиление роста боковых побегов, карликовость, кустистость, гигантизм.

У растений обнаружены нарушения и на клеточном уровне. В делящихся клетках растений происходят раз­рывы хромосом. Наиболее радиочувствительные виды -подорожник, тысячелистник, кульбаба и др.

Из пищевой продукции леса наиболее загрязнены гри­бы и ягоды (черника, клюква, земляника). Содержание цезия-137 в них превышает допустимые нормативы даже на территориях с незначительной плотностью загрязнения почвы - 37-100 кБк/кв.м.