Важкі метали у системі фітоценоз – підстилка – ґрунт білоакацієвих насаджень

УДК 504.064.36:550.4

Н. М. Цвєткова, М. С. Якуба, Г. В. Симоненко

Дніпропетровський національний університет, м. Дніпропетровськ, Україна

Ключові слова: важкі метали, біла акація, ґрунт, підстилка

HEAVY METALS IN PHYTOCENOSIS – LITTER ‑ SOIL SYSTEM
OF ROBINIA PLANTATIONS

N. M. Tsvetkova, M. S. Yakuba, G. V. Simonenko

DnipropetrovskNationalUniversity, Dnipropetrovsk, Ukraine

key words: heavy metals, robinia, soil, litter

В умовах степового ландшафту, характерною ознакою якого є незначна лісистість, особлива увага приділяється створенню стійких лісових екосистем і підтриманню стану їх існування на високому рівні.

Внаслідок різкого підвищення за останні десятиріччя антропогенного впливу на природні комплекси особливого практичного значення в оцінці біосферних функцій лісу набуває дослідження стійкості лісових екосистем. Незворотні зміни у природних ландшафтах відбуваються внаслідок господарської діяльності людини. Вони зумовлені комплексом факторів, які сприяють дестабілізації існуючих зв’язків у біогеоценозі та ведуть до порушення рівноваги в його структурі.

Для характеристики сучасного стану лісового біогеоценозу та прогнозування майбутнього функціонування лісів у степу необхідне проведення всебічних моніторингових досліджень лісових екосистем, важливою частиною яких є дослідження вмісту та розподілу важких металів у системі фітоценоз – підстилка – ґрунт. Для того, щоб оцінити масштаби антропогенного забруднення навколишнього середовища, необхідно знати закони існування конкретних екосистем у природних умовах.

Мета наших досліджень – вивчення вмісту та розподілу важких металів (Pb, Cd, Ni, Fe, Zn, Cu, Mn) у білоакацієвих штучних насадженнях степової зони України в умовах територій з техногенним навантаженням (на прикладі м. Дніпропетровська, Парк миру та дружби народів СРСР) і фонових територій з аналогічним типом біогеоценозів за умов відсутності господарської діяльності людини та з віддаленням від джерела забруднення на 80 км (Присамарський міжнародний біосферний стаціонар ім. О. Л. Бельгарда, с. Андріївка Новомосковського
р-ну Дніпропетровської обл.). Відбір і обробка проб ґрунту з глибини 0–10, 40–50 та
90–100 см, підстилки та опаду проводилися за загальноприйнятими методиками. Вміст важких металів визначався атомно-абсорбційним методом на спектрофотометрі ААS–30.

Відомо, що вміст важких металів у ґрунті визначається хімічним складом ґрунтоутворюючої породи та вмістом важких металів у тому числі. У зв’язку з цим використання фонових значень (визначених за складом ґрунту фонової ділянки) з дещо іншим, ніж забруднена територія, хімічним складом ґрунтоутворюючої породи може призвести до помилки в оцінці забруднення ґрунту. Оскільки у досліджених нами насадженнях білої акації на фонових територіях і в умовах техногенного тиску у ґрунтопідстилаючих породах спостерігалася значна розбіжність вмісту важких металів (у ґрунтопідстилаючий породі дослідженого біогеоценозу Присамарського стаціонару вміст усіх важких металів, які визначалися, був вищий у 1,4–7,1 раз, ніж у породі м. Дніпропетровська), ми вважали за доцільне використовувати для порівняння вмісту важких металів не абсолютні значення, а коефіцієнти співвідношення ґрунт–порода (К_сґп). З’ясовано, що за величинами К_сґп вміст Ni, Zn, Cu та Mn у шарах ґрунту 0–10 та 40–50 см вищий у білоакацієвому насадженні парку м. Дніпропетровська; свинцю у ґрунті фонового насадження білої акації більше у шарі
0–10 см і менше у шарі 40–50 см, ніж у забрудненому насадженні м. Дніпропетровська; Cd у верхньому шарі ґрунту 0–10 см більше накопичується у дослідженому біогеоценозі м. Дніпропетровська, К_сґп = 4,3, у той час як для фонового біогеоценозу Присамар’я цей показник дорівнює 1,0. Водночас, у горизонті ґрунту 40–50 см спостерігається зворотна залежність: К_сґп тут дорівнює для фонової території 5,0, а для забрудненої – 2,8. Залізо у обох досліджених горизонтах у більшій кількості міститься у ґрунті фонової екосистеми Присамар’я Дніпровського.

Доведено, що акумуляція важких металів у верхніх шарах ґрунту пов’язана зі здатністю рослинного покриву концентрувати у фітомасі значні кількості хімічних елементів. З рослини основна маса важких металів із опадом або відпадом надходить у підстилку. Нами досліджено вміст важких металів у опаді та з’ясовано, що кількість досліджених елементів у білоакацієвому насадженні Присамар’я Дніпровського вища, ніж у опаді білоакацієвого насадження м. Дніпропетровська, що пояснюється більшим вмістом важких металів у ґрунті, який являє собою основне джерело надходження важких металів у рослину.

Відомий факт, що в умовах інтенсивного локального забруднення надходження деяких важких металів у підстилку може перевищувати природне надходження з рослинності. Це явище часто має місце в районах із розвиненою промисловістю. Отримані нами дані підтверджують ці відомості. Порівнюючи вміст важких металів у підстилці, ми з’ясували, що більша кількість Cd, Ni, Zn, Cu та Mn накопичується у підстилці білоакацієвого насадження Парку миру та дружби народів СРСР м. Дніпропетровська, вміст свинцю в обох досліджених біогеоценозах становить 0,9±0,3 мг/кг сухої речовини, а вміст заліза дорівнює у біогеоценозі з техногенним навантаженням 12,4±1,4 мг/кг сухої речовини, що на 2,3 мг/кг менше, ніж у підстилці фонової екосистеми.

З’ясовано, що вміст досліджених важких металів у підстилці білоакацієвого насадження з техногенним навантаженням вищий, ніж у опаді, що пояснюється багаторічним накопиченням елементів у підстилці та гальмуванням їх кругообігу, виняток складають цинк і мідь. У білоакацієвому насадженні Присамарського стаціонару більший вміст важких металів (крім заліза) зафіксовано в опаді, що, вірогідно, є наслідком вимивання важких металів з підстилки у верхні шари ґрунту та більш інтенсивним кругообігом досліджених елементів, ніж у техногенно трансформованому біогеоценозі.

Отримані дані дають можливість виявити фундаментальні зміни у стані штучних лісових насаджень, дослідити їх перебіг, розкрити причини змін і вдосконалити прийоми упередження негативних явищ у екосистемах.

---

Zoocenosis — 2005
 Біорізноманіття та роль зооценозу в природних і антропогенних екосистемах: Матеріали ІІІ Міжнародної наукової конференції. – Д.: Вид-во ДНУ, 2005. – С. 170-171.