Навігація
Головна
ПОСЛУГИ
Авторизація/Реєстрація
Реклама на сайті
 
Головна arrow Екологія arrow Екосистемологія
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Антропогенна трансформація екосистем

До появи виробничої діяльності людини жодна інша жива істота не могла істотно впливати на гомеостаз екосистем. Перепоною на шляху такого впливу стояв природний добір, у процесі якого відбувалися постійне припасовування норм реакції всіх видів рослин, тварин і мікроорганізмів, збалансовування взаємовідношень між ними, коеволюція й підтримування відносної стабільності пам'яті в екосистемі не лише протягом століть, але й геологічних періодів. Лише Homo sapiens започаткував історичні зміни в природі, які, зрештою, стали загрожувати відносній стабільності екосистем й нормальному існуванню самої людини. “Постійний технічний прогрес, а також стрімкий демографічний ріст спричиняють небувалий руйнівний вплив на природне середовище. Таким чином, людина - єдина істота, відповідальна за деградацію біосфери...'' (Рамад, 1981; с. 114).

Вважається, що тепер на планеті нема теренів, які не зазнавали б антропогенного впливу. Завдяки глобальній циркуляції повітря полютанти з локальних джерел розносяться на величезні відстані, забруднюючи навіть ті території, де рідко ступає нога людини. Показовим у цьому плані є різке збільшення вмісту свинцю в льодах Гренландії після початку його використання для антидетонації автомобільного пального (рис.5.2), забруднення водних екосистем нафтопродуктами, отрутохімікатами,синтетичними засобами для миття в побуті й промисловості, ртуттю, нітратами,фосфатами тощо, які морськими течіями розносяться по всіх океанах (Рамад, 1981;Голубець, 19976). У глобальних масштабах проявилося нуклід не забруднення після Чорнобильської аварії (Чорнобильська.., 1996). Небезпечних розмірів набуває техногенне забруднення атмосфери яке негативно впливає на стан озонового шару.

 Зв'язок між концентрацією синцю у льодах Гренландії (1) і використанням тетраетилу свинцю на північній півкулі (2) від початку його виробництва в 1920 році (з Рамада, 1981)

Рис.5.2. Зв'язок між концентрацією синцю у льодах Гренландії (1) і використанням тетраетилу свинцю на північній півкулі (2) від початку його виробництва в 1920 році (з Рамада, 1981)

Найхарактернішими рисами сучасних антропогенних перетворень у глобальних масштабах є швидке обезлісення, розорювання, водна, вітрова і механічна ерозія ґрунтів, екологічне зубожіння гірських екосистем, опустелення великих площ землі внаслідок виснажливого землеробства, екстенсивного пасовищного господарства та ерозії, повторне засолення на зрошуваних землях, збіднення видової різноманітності рослин і тварин, вилучення з природного біогеохімічного обміну земель, покритих асфальтом і бетоном, міськими і промисловими забудовами, загальна евтрофікація водних екосистем унаслідок поверхневого змиву з рільних земель та урбаністичних територій, техногенне забруднення поверхневих і підземних вод, швидка втрата доступних запасів чистої прісної води, радіонуклідне і хімічне забруднення довкілля, виснаження біотичних ресурсів солоно водних екосистем та ін. (Рамад, 1981; Наше общее.., 1989; Розанов, 1990; Программа действий.., 1993; Голубець, 19976).

Наслідки антропогенних змін екосистем у локальних масштабах унаочнюють наші порівняльні дослідження басейнових екосистем верхів'їв басейнів Пруту і Дністра, які в первинному стані мали лісистість 90- 97%, а також похідних у їх межах аграрних та урбаністичних екосистем (Старосамбірський район і м. Старий Самбір) і Львівської міської геосоціосистеми, яка сформувалася на місці широколистяних дубових і букових лісів (Антропогенні зміни.., 1994). З цією метою використані також результати попередніх багаторічних досліджень у Карпатському регіоні.

Найприйнятнішим показником антропогенної трансформації в аналізованому ряді екосистем є їх морфологічна структура. І цілком закономірно, оскільки чим більшого впливу зазнає та чи інша екосистема, тим глибше змінюються її структурні й функціональні властивості. У сучасному біогеоценотичному покриві верхів'я басейну Пруту збереглося 76% площі лісів, решта трансформована в післялісові луки (10%), населені пункти (8,5%) та інші вгіддя. У верхів'ї басейну Дністра ліси збереглися лише на 51% площі, решта її освоєна під ріллю (16%), луки (17%), забудови, дороги, траси електропередач (3,8%), трансформована в рідколісся та чагарники (4,6%) тощо. На території Старосамбірського району (передгірська частина верхів'я Дністра) розораність сягає 27,4%, луки займають 15,4%, а площі урбанізованих екосистем - 11,2%. У міських геосоціосистемах Старого Самбора і Львова лісового покриву немає, відповідно 36,5 і 47,2% площ у них займають міська забудова, вулиці та дороги (7,2 і 7,6%) і зелені насадження(32,9 і 32,2%).

Якщо в первинному лісовому покриві верхів'їв Пруту та Дністра переважали складні й мішані зі смереки, ялиці та бука лісостани, то в сучасному покриві вони трансформовані переважно в чисті і прості угруповання, серед яких у верхів'ї Пруту найбільше похідних смеречників, а в верхів'ї Дністра - сосняків. Більшість площ теперішніх лісів укриті молодняками і середньовіковими лісостанами, часто надмірно зрідженими (у верхів'ї басейну Дністра лісостани з повнотою 0,6 і менше займають51,3% покритої лісом площі).

 Картосхеми глибини антропогенної деградації біогеоценотичного покриву у верхів'ях басейну р.Прут (А) і басейну р.Дністер (Б).1 - слабо деградовані, 2 - середньо деградовані, 3 - сильно деградовані, 4 - дуже сильно деградовані. Картосхеми глибини антропогенної деградації біогеоценотичного покриву у верхів'ях басейну р.Прут (А) і басейну р.Дністер (Б).1 - слабо деградовані, 2 - середньо деградовані, 3 - сильно деградовані, 4 - дуже сильно деградовані.

Рис. 5.3. Картосхеми глибини антропогенної деградації біогеоценотичного покриву у верхів'ях басейну р. Прут (А) і басейну р. Дністер (Б).

1 - слабо деградовані, 2 - середньо деградовані, 3 - сильно деградовані, 4 - дуже сильно деградовані.

Довкруги населених пунктів ліси зазнають додаткової деградації внаслідок рекреації, випасання худоби та самовільного вирубування дерев. Урбанізація крім цього супроводжується спрощенням структури гетеротрофного блоку, збільшенням чисельності й біомаси синантропів, забрудненням повітря і води. Загалом у верхів'ї басейну Пруту коефіцієнт антропогенної трансформації біогеоценотичного покриву (відношення площі похідних біогеоценозів до загальної площі території) становить 0,71, а в верхів'ї басейну Дністра - 0,91 (рис.5.3).

Екосистеми корінних мішаних лісів порівняно з чистими похідними характеризуються значно потужнішим біогеогоризонтом інтенсивної матеріально-енергетичної трансформації та укороченими горизонтами кроно-стовбурової і стовбурової акумуляції. Цим пояснюється їх більша ґрунтозахисна та водо регуляційна роль, а також стійкість проти вітровалів. У похідних лісостанах загалом простіша вертикальна і парцелярна будова, менша біогеоценотичні товща. У біловусника остання не перевищує ЗО см, а товщина біогеогоризонту інтенсивної матеріально-енергетичної трансформації становить лише Ю см, проти десятків метрів у корінних лісових екосистемах.

Агроценози - ще простіші за вертикальною і горизонтальною будовою, ніж лучні. В них переважно відсутня ярусність, а мозаїчність зумовлена ритмічністю розташування домінантів (рядками, гніздами тощо), яка також визначає особливості поширення бур'янів. Для збереження стійкості таких екосистем людина вимушена витрачати велику кількість енергії у вигляді добрив, обробітку ґрунту, знищення бур'янів тощо. Території урбанізованих екосистем мають дуже специфічну морфологічну структуру. Аналогами парцел у них можна розглядати забудовані ділянки й тверді покриття вулиць і майданів: це - своєрідний субстрат для існування мікроорганізмів, безхребетних і нижчих рослин, а також парки та інші зелені насадження, в котрих відносно добре розвинений автотрофний блок і має місце редукований біотичний кругообіг.

Антропогенне втручання в роботу природних екосистем істотно відбивається на структурі та функціональній ролі фауністичних комплексів. Вирубування лісів, випасання худоби, рекреаційна та меліоративна діяльність, монокультурне лісове та сільське господарство, внесення отрутохімікатів безпосередньо відбиваються на видовому складі, трофічній структурі й чисельності різних груп тварин. Загалом чітко проявляється синантропізацію орнітонаселення, наближення деяких лісових видів до житла людини й утворення тут осілих популяцій (Гузій, 1992; Башта, 2000), зубожіння видового складу малакофауни, ракоподібних і комах (Гладунко та ін., 1983), значне зменшення чисельності багатьох видів запилювачів рослин (Бублик, 1975).

Зміни зачіпають видовий склад і руйнівні прояви ксилотрофів. Наприклад, опеньок, який в екосистемах бука лісового розкладає мертву деревину, в смерекових монокультурах на місці букових лісів стає активним паразитом. Поряд з ним повсюди великої шкоди завдає коренева губка (Fomitopsis annosa (Fr.) Karst.) і паразитичні мікроскопічні гриби (Трибун, 1988). Істотної трансформації зазнають також ґрунтові безхребетні: у похідних угрупованнях значно зростає частка паразитичних і рослиноїдних форм (Козловський та ін., 1994).

Як свідчать дані таблиці 5.1, переважання в сучасному складі лісів молодняків і середньовікових деревостанів спричиняється до збільшення загальної продуктивності земель лісового фонду, адже їх приріст фітомаси більший, ніж у достигаючих і стиглих угрупованнях. Ефективніше працюють їх фотосинтетичний апарат і коренева система: І т листя смерекових і букових молодняків продукує в І, І-1,6 раза більше фітомаси, ніж у стиглих і перестійних лісостанах, а І т коренів забезпечує водою і мінеральними речовинами в 3-4 рази більшу фітомаси річного приросту.

Визначень не було.

Але молодняки, особливо першого класу віку, слабше виконують ґрунтозахисну й водорегуляційну функції, а збільшення їх площ за рахунок стиг лих лісостанів порушує рівномірність лісокористування, унеможливлює заготівлю вели комірних будівельних лісоматеріалів і призводить до загального виснаження лісових ресурсів через вимушене проникання лісоексплуатації в достигаючі й середньовікові лісостани.

Особливо негативні наслідки дала заміна корінних мішаних і складних лісостанів простими смерековими монокультурами. Вони є темнішими і холоднішими, мають слабше розвинену кореневу систему, більші запаси мертвої органіки на поверхні ґрунту, нижчі темпи її розкладу, слабший біотичний кругообіг, а в зв'язку з цим і нижчу продуктивність. Протягом 70 років 1 га смеречника виробляє 0,6 млн.куб.м, (розрахунки зроблені за методиками Протопопова, 1975; Лиепи, 1980; Денисова, 1982), а 1 га букового лісостану - 0,8 млн.куб.м кисню. Кількість енергії, зафіксованої в річному прирості фітомаси, в букових угрупованнях в 1,1-1,2 раза більша, ніж у сперечниках, а коефіцієнт використання поглиненої за вегетаційний період ФАР також в 1,1-1,3 раза більший. Квадратний метр листя бука за вегетаційний період продукує 246-305 г органічної речовини, а смереки і ялиці - відповідно 58-79 і 74- 107 г. На синтез 1 т органічної речовини смеречник використовує 0,87-107 М Дж сонячної енергії, з яких 0,62*107 витрачається на випаровування. В екосистемах смереково-букової яличини га ялицево-смерекової бучини ці показники на 22 і 40° о менші, тобто в них продукційним процес протікає з меншими енергетичними затратами. Рослинний покрив верхів'я басейну Пруту в первинному стані в середньому на кожному гектарі території щорічно продукував 12,4 т фітомаси і 17,4 т кисню, а верхів'я басейну Дністра - відповідно 11,5 і 16,1 т. За сучасної структури вгідь і теперішньої їх продуктивності кожний гектар території верхів'я басейну Пруту не додає 0,9 т фітомаси й 1,3 т кисню, а верхів'я басейну Дністра - відповідно 3,4 і 4,8 т. Це зумовлене передовсім тим, що продукування рослинної маси та кисню на луках, наприклад в басейні Пруту, в 2,7, а в агроценозах - в 9,3 раза нижче, ніж у лісових угрупованнях.

Найефективніше використовують сонячну енергію на фотосинтез екосистеми мішаних лісів. У прирості надземної фітомаси вони акумулюють 22,46-27,53 М Дж м(-1)енергії, що становить 2,58-3,22% поглинутої ФАР (табл. 5.2). Енергетична ціна продукування 1 кг фітомаси, яка відображає кількість енергії, витраченої на фотосинтез, трансформацію та протидію зовнішнім силам середовища, за Є.А.Садовничою (1982), становить 0,62-0,80• 104 М Дж енергії. Фотосинтетичний апарат смеречини чорницевої працює приблизно з такими самими показниками (к.к.д. фотосинтезу - 2,34, “енергетична ціна 1 кг органічної маси - 0,89•104 М Дж), але акумулює лише 14,62 М Дж м енергії.

Таблиця 5.2.

Енергетичні показники продукційного процесу корінних і похідних екосистем верхів'я басейну Пругу

Енергетичний показник

Біловусова лука

Буково- смерекова яличина квасеницева

Ялицево-смерекова бучина квасеницева

Сперечник ожиновий ,смереково-букова яличина квасеницева

Смеречина чорницева

ФАР, поглинута за вегетаційний період МДк-м-2)

871

870

855

852

624

Транспірація за вегетаційний період МДж-м-2

304

639

714

605

504

Загальний приріст надземної фітомаси, кгм-2

0,22

1,09

1,39

0,82

0,70

Акумульована енергія. М Дк-м-2

4,03

22,46

27,53

17,17

14.62

К.к.д. фотосинтезу ή Q ФАР

0.46

2,58

3,22

2,02

2,34

К.к.л.траспірації ήLet

1,32

3,51

3,86

2,84

2,90

Узагальнений коефіцієнт ή

0,35

0,83

0,81

0,71

0,81

Вегетаційний період смеречини чорницевої - 92 доби, в інших екосистем ах • 120 діб.

Фотосинтетичний апарат смеречника ожикового мас ще нижчий к.к.д. фотосинтезу і збільшує “енергетичну ціну одиниці маси в 1,2-1,7 раза. Проте, найменш ефективно використовує сонячну енергію на фотосинтез біловусник. У прирості фітомаси він акумулює ліпне 0,46° о поглинутої ФАР, або використовує на створення 1 кг органічної речовини 3,96 М Дж енергії. Внаслідок цього заміна корінних екосистем похідними супроводжується великою втратою поглинутої енергії, а “енергетична ціна фітомаси зростає в 3-5 разів.

На продукування 1 кг фітомаси екосистеми корінних мішаних лісів з ялиці, смереки й бука затрачають 213-243 л води (к.к.д. транспірації - 2,84-2,90), тоді як біловусова лука - 574 л. Необхідна для цього енергія в лісових угрупованнях дорівнює 0,52-0,74•104, па луці - 1,38-104 М Дж.

Таким чином, корінні екосистеми є потужнішими накопичуваними променевої енергії й економніше витрачають вологу в процесі синтезу органічної речовини, ніж похідні. Вони також вирізняються за показниками структурно-функціональної організації деструкційних комплексів. Зокрема, в корінних букових і ялицевих біосоценозах усереднена міцеліальна маса підстилки та і гумусово-акумулятивноії о горизонту становить відповідно 11,0±1,4 та 4,7±0,5 мгг1, а в похідних смеречнику та біловуснику вони дорівнюють відповідно 8,0±0,7 і 4,7±0,2 та 6,3±0,3 й 1,3±0,1 мг г1. У бучинах частка вільних форм у нематодному комплексі сягає 55,4-89,5%, в ящичниках - 73,2-86,9%. Частка рослиноїдних форм перевищує 0,2-5,0%. У смеречнику ці показники становлять відповідно 7,0-33,1 та 43,8-56,0%, що свідчить про явно погіршений його санітарний стан.

Комплекс ґрунтової мезофауни в корінних мішаних лісах характеризується високою насиченістю (90-200 особин, масою 20-40 гм.) і різноманітністю (до 60 видів і груп). Чисельність мікроаргропод становить 40-80 тис. м :. У грофічній структурі домінують сапрофаги (60-75% чисельності та 95-98% маси), менше хижаків (15-30% чисельності, 1-3% маси) і фітофагів (5-12% чисельності, 1% маси). У смеречника .х ґрунтова мезофауна вдвічі бідніша за видовим різноманіттям і в 3-10 разів - за масою (3,0-6,7 гм*2), хоча за чисельністю, у зв'язку зі значним (у 3-5 разів) зростанням кількості мікроартропод, різниці, порівняно з корінними угрупованнями, немає. У трофічній структурі мезофауни сапрофаги займають 8% чисельності та 40% маси, зате частка фітофагів збільшена до 57% чисельності і 38% маси та хижаків відповідно до 35 і 23%, що знову таки відображає поганий санітарний стан у цій екосистемі та загальмований процес деструкції мертвої органічної речовини.

Від'ємна на складі ґрунтової мезофауни та мікроаргропод у лучних екосистемах відбивається випасання худоби. Чим більше пасовищне навантаження, тим менше у верхньому шарі ґрунту й підстилці форм, що живуть вільно, тим більше в них девісапробіотних гельмінтів. Ексгремальні навантаження втримують лише деякі види кліщів і ногохвісток, зокрема, деякі гамазові та орибатидні кліщі родин Мykobatidae Scytacaridae Oppidae (Козловський та ін., 1994).

Такі ж закономірності спостерігаємо і в антропогенно трансформованих екосистемах дуба звичайного на Придністров'ї у Львівській області. Трофічна структура комплексів безхребетних в умовно корінних грабово-дубових біогсоцспозах з віком змінюється у бік домінування сапрофагів, зменшення частки фітофагів і відносної стабілізації частки хижаків. У похідних грабняках спостерігається зворотна тенденція: частка фітофагів зростає, а сапрофагів - зменшується, що пришвидшує деградацію цих лісостанів і сповільнює темпи деструкції опаду та відпаду. Антропогенне спрощення горизонтальної структури і зрідження похідних дубняків до зімкненості 0,4-0,5 призводить до значного (більше, як на порядок) зростання чисельності рослиноїдних форм, іноді високо патогенних і не характерних для лісових угруповань, що додатково спричиняє погіршення їх санітарного стану.

Антропогенні зміни в сфуктурно-функціональній організації автотрофного і і егерогрофного (особливою ґрунтової о) блоків досліджування екосистем відбивається також на біогеохімічних показниках деструкції. Зокрема, заміна екосистем бука лісовою монокультурами смереки супроводжується зниженням вуглеводного, азотною та окисновідновного процесів у ґрунтах. У вторинному чистому смеренику активність інвертази та уреази майже вдвічі нижча, ніж у ялицево-смерековій бучині. Найвищими показниками фермент активної активності характеризуються ґрунти під луками тому, що в їх детриті вища частка легкогідролізованнх вуглеводів і рухомих сполук азоту (Чорновий, Марискевич, 1991), а також іншим видовим складом функціональних комплексів деструкторів, зокрема гіфоміцетів і бактерії! (Стефурак, 1997). Целюлозолітична активність у смеречнику також у п'ять разів нижча, ніж у корінних букових екосистемах, але в два рази вища на після лісовій луці, ніж в останніх. Загалом, у разі зміни активності ферментів у ґрунті похідних екосистем порівняно з корінними в 2 рази, природний гемеостаз ґрунту не порушується і за сприятливих демутацінних умов відтворюється первинний тип екосистеми. Відхилення за цим показником в 4 рази й більше свідчить про незворотні зміни метаболізму органічної речовини в ґрунті.

Антропогенне втручання в структуру екосистем спричиняє особливо відчутні зміни в їх біогеохімічному обміні. Бук вирізняється значно вищим вмістом у його фітомасі хімічних елементів. На 1 та екосистеми бука лісового накопичується на 20° о більше азоту і зольних елементів, ніж у похідному смеречнику. В буковій фітомасі значно менший вміст алюмінію, майже в 4 рази більший вміст кальцію, що сприяє зменшенню кислотності ґрунту , пришвидшенню мінералізації органічного опаду та інтенсифікації біотичного кругообігу. Якщо до цього додати різке зменшення у віковій структурі стиглих і перестійних лісів і зменшення ЛІСІІС- тості та чверть, а в низько гірській смузі - наполовину, то в середньому в фітомасі теперішнього лісового покриву накопичено в 2-2,5 раза менше хімічних елементів, ніж у його первинному стані (табл.5.3).

У середньому на 1 га покритої лісом площі Карпатського природного парку в корінному рослинному покриві накопичувалося 478,1 т фітомаси із вмістом 4,1 т хімічних елементів. У сучасному рослинному покриві в середньому на 1 га покритої лісом площі припадає лише 194,2 т фітомаси та 1,6 т хімічних елементів. Тобто навіть в умовах дотримання природоохоронного режиму потенційні можливості лісо рослими умов цього парку використовуються лише на 30-35%. Ще контрастнішими є ці показники в Бескидах (Старосамбірський район), де зміни в структурі біогеоценотичного покриву є найглибшими в Українських Карпатах. У корінному рослинному покриві букові та ялицеві ліси займали понад 76% покритої лісом площі, а лісистість була вдвічі більшою. У сучасному покриві цих лісів збереглося лише 19%, сільськогосподарські вгіддя

Таблиця 5.3.

Порівняльна оцінки біогеохімічної роботи рослинного покриву в Карпатському реї іоні, над рискою - тме.т, під рискою - %.

займають майже половину території, а похідні смеречники, сосняки, сіро вільшняки та інші - понад 20%. Внаслідок цього на 1 га покритої лісом площі тепер у середньому припадає в 5,6 раза менше, а на 1 га загальної площі - в 11 разів менше фітомаси, ніж у корінному покриві. У цій фітомасі в перерахунку на 1 га відповідно покритої лісом і загальної площі знаходиться в 5,5 і 8,2 раза менше хімічних елементів.

Якщо при цьому врахувати, що антропогенні зміни в структурі біогеоценотичного покриву зумовили ще й значне зменшення величин щорічного приросту фітомаси та щорічного опаду й відпаду (табл. 5.3), що весь цей процес в Карпатському регіоні супроводжується істотним зменшенням біотичного кругообігу і глибоким біогеохімічним збідненням території, та якщо до цього додати ще й втрати, зумовлені водною ерозією ґрунтів і вилучення органіки в процесі господарської діяльності, стає зрозумілим, що це зубожіння набирає критичних розмірів (Голубець, Шевчук, 1994; Голубец, 1998).

Порятунком у цій ситуації можуть бути відновлення лісів первинного видового складу та їх нормального розподілу за класами віку, збільшення ліснстості на територіях глибокої антропогенної девастації природного біогеоценотичного покриву і штучне поверненя хімічних елементів у лісові га лучні екосистеми.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік та Аудит
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нерухомість
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
РПС
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Техніка
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Інші