РОЛЬ ЛЕСНОЙ ПОДСТИЛКИ В КРУГОВОРОТЕ РАДИОНУКЛИДОВ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ

 

1Мартинович Б.С., 1Якушев Б.И., 2Власов В.К., 2Афиногенов А.М., 1Голушко Р.М., 1Сак М.М. (1ИЭБ НАНБ, г.Минск РБ, 2МГУ им.Ломоносова, Москва, РФ)

 

The paper presents the results of studing the role of forest liter in radionuclide redistribution between components of cultivated phytocoenosis (in soil-plant-soil system) in 10-year-old stands from different woody species.

 

Сложившаяся после Чернобыльской катастрофы радиационно-экологическая обстановка на территории Беларуси все еще остается сложной и характеризуется присутствием радионуклидов во всех компонентах природной cреды. А это вызывает необходимость проведения дальнейших комплексных исследований распределения продуктов деления Чернобыльского выброса во всех структурных элементах различных типов природно-растительных комплексов, скорости миграции радиоактивных веществ в биологическом цикле их круговорота и возможных путях движения по пищевым цепочкам.

Одной из важнейших составляющих круговорота радионуклидов в системе почва-растение-почва является лесная подстилка, со свойствами которой, ее запасом и типом связан важнейший для лесного биогеоценоза круговорот веществ и энергии, определяющих, в том числе, и пространственно-временное поведение радиоактивных веществ в фитоценозе. Лесная подстилка является одним из факторов, обусловливающих продолжительность закрепления радиоактивных элементов в отмерших растительных остатках и скорость их высвобождения в процессе ее разложения.

В зависимости от древесной породы, составляющей насаждение, изменяется не только количество лесной подстилки, но и ее качественный состав. И если ранее при изучении лесных подстилок исследователи обращали внимание на ее роль как источника питания растений и как мертвого покрова, защищающего почву от чрезмерного испарения (Морозов, Ткаченко, Зонн, Шумаков и др.), то после тяжелейшей Чернобыльской катастрофы, их усилия в значительной мере сосредоточены на изучении ее роли как одного из важнейших эколого-биосферных факторов, определяющих пространственно-временное поведение продуктов деления Чернобыльских выбросов в лесных экосистемах, подверженных радиоактивному загрязнению (Ипатьев, Булавик, Багинский, Щеглов, Якушев, Мартинович и др.).

За истекшие после Чернобыльской катастрофы на АЭС годы накопилась значительная информация о роли лесной подстилки в направлении и скорости миграции радиоактивных веществ в биологическом цикле их круговорота. Однако сложность и многообразие процессов, протекающих в зависимости от сложившихся природно-климатических условий далеко не всегда позволяет сопоставить накопленный экспериментальный материал и дать ему адекватную характеристику.

В настоящей работе сделана попытка оценить роль лесной подстилки разных видов древесных пород в перераспределении радионуклидов между отдельными компонентами биогеоценоза (в системе почва-растение-почва). Исследования проводились на территории Полесского Государственного радиационно-экологического заповедника в окрестностях д.Дерновичи, Наровлянского района, Гомельской области Беларуси в условиях модельных полевых мелкоделяночных опытов. В опыте использованы основные лесообразующие древесные породы, произрастающие на территории Республики (Pinus silvestris L., Piceae abies (L.) Karst., Quercus rubra L., Acer platanoides L., Betula pendula Roth., Tilia cordata Mill.).

По истечении 10-летнего периода роста опытных растений в условиях радиоактивного загрязнения почвы древесные саженцы извлекались из почвы, отмывались их корневые системы, снималась их биометрическая характеристика, а сами растения расчленялись на отдельные органы: корни, стволики, ветви и листья (хвою). Одновременно брались образцы почвы и лесной подстилки с целью исследования миграции радионуклидов (на примере 137Cs) в системе почва-растение-лесная подстилка-почва, т.е. так называемого биологического круговорота, определяющего жизнь биогеоценозов. В дальнейшем цезий-137  определялся радиометрически.

Результаты проведенных исследований сведены в таблице.

 

Таблица - Вклад различных структурных компонентов лесного биогеоценоза в его суммарную радиоактивность

 

Древесные

Удельная активность 137Cs в структурных компонентах биогеоценоза, Бк/кг

Масса

листьев

(хвои)

среднего растения, кг

растения

почва

лесная подстилка

растение в целом

активность листьев (хвои)

Сосна

6457

1935

156

250

0,151

Ель

7548

4551

154

105

0,370

Береза

5791

3319

223

177

0,157

Дуб

4033

3633

1235

3626

0,078

Липа

3656

3064

679

2009

0,170

Клен

2599

2245

635

507

0,270

 

Как показали проведенные исследования, запасы лесной подстилки в зависимости от видового состава насаждения изменяются в значительных пределах (до 2 раз). Так, если масса лесной подстилки в опытных кленовых посадках составляет 1,7кг/м2, в дубовых и липовых 1,8 - 1,9 кг/м2 соответственно, то в березовых и еловых 2,1 - 2,7 кг/м2, а в сосновых и того больше - 3,0 кг/м2. Из таблицы видно, что запасы лесной подстилки в хвойных посадках в 1,5-2 раза выше, чем в лиственных, что в значительной мере связано и со скоростью минерализации опада исследуемых древесных пород. Еще П.А.Костычев приводил данные, свидетельствующие о больших скоплениях лесной подстилки под елью сравнительно с подстилкой из-под лиственных пород, вследствие крайне медленного разложения еловой хвои. М.Е.Ткаченко отмечал, что хвоя ели и сосны дает грубый гумус, плотно слеживается и медленно перегнивает. Смолы и другие экстрактивные вещества хвои задерживают ее разложение.

Накопление массы лесной подстилки в биогеоценозах  естественного и искусственного происхождения зависит не только от видового состава, но и от сомкнутости древесного полога и водно-теплового режима, складывающегося под пологом леса. Состав, возраст и сомкнутость древостоя оказывают решающее влияние на массу лесной подстилки, которая на протяжении жизни одного покаления леса может изменяться в 4-6 раз (Шумаков).

В зависимости от древесной породы, составляющей насаждение, изменяется не только количество лесной подстилки, но и ее качественный состав. В тесной зависимости от качественного состава находятся ценозы микроорганизмов и фауны, населяющие подстилку, что приводит к значительным различиям в скорости и продуктах разложения.

Отмечено, что удельная радиоактивность подстилок различных типов насаждений тесно связана с биологическими особенностями древесных растений, образующих фитоценоз (активностью поглощения продуктов деления и накоплением ими биомассы). Так, из таблицы видно, что наибольшая концентрация радиоцезия наблюдалась в лесной подстилке из-под елового насаждения (4551 Бк/кг). Удельная радиоактивность лесных подстилок дубового, березового и липового насаждения колеблется в близких пределах (3633; 3319; 3064 Бк/кг соответственно). И если основной вклад в суммарную радиоактивность дубовой и липовой подстилок вносила высокая радиоактивность опада (листья), то в еловой и кленовой подстилках таким параметром является масса опада (0,370 и 0,270 кг  на одно среднее растение, против 0,170 и 0,078 кг на одно растение у липы и дуба соответственно).

Характер накопления лесной подстилки может быть и индикатором антропогенной нагрузки, испытываемой лесным фитоценозом. Антропогенная дигрессия лесного ландшафта начинается с изменения лесной подстилки под пологом леса, ее распределения по площади. Такие изменения в запасах лесной подстилки приводят к нарушению типичного для данного лесного биогеоценоза круговорота веществ, в том числе и радиоактивных.

Таким образом, регулируя видовой состав древесных пород и изменяя тем самым состав опада и свойства лесных подстилок, мы получаем возможность влиять на интенсивность и размеры перераспределения продуктов деления между структурными компонентами биогеоценоза.