Национальная академия наук украины украинская академия наук

Кроме отмеченного увеличения концентраций металлов в рационах, химическая деградация природной среды ведет к снижению численности животных. В естественных условиях подзоны южной тайги обилие некоторых видов мелких млекопитающих может изменяться в десятки раз, соответственно влияя на интенсивность контролируемого ими биогенного обмена химических элементов.

Численность зверьков в бесснежный период оценивали в течение 9 лет на основании данных регулярных отловов (май, июль, сентябрь). Отработано около 40 тыс. ловушко–суток, отловлено более 1400 особей рыжей полевки. В таблице 2 приведены данные по абсолютной численности зверьков (особей на га), рассчитанные по методике А. Д. Бернштейн с соавторами (1995), и транзитные потоки металлов, ежесуточно проходящие через популяции рыжей полевки в течение вегетационного сезона в трех зонах токсической нагрузки.

Таблица 2. Численность населения рыжей полевки (Clethrionomys glareolus)

В градиенте химического загрязнения отмечено закономерное увеличение общего транзита элементов через животное население на всех фазах популяционного цикла.

Средние (за годы наблюдений) оценки обилия полевок показали, что в зависимости от фазы динамики численности этот показатель может меняться на фоновой территории более чем в 5 раз, а на загрязненных участках лишь в 2,2 раза. Ограниченное колебание численности зверьков на химически деградированном участке, отмеченное и другими авторами (Лукьянова, Лукьянов, 1998), неизбежно отражается на вариабельности общего потока элементов через популяции мелких млекопитающих. Если на фоновой территории, например, поток цинка через желудочно-кишечный тракт полевок может изменяться с 7,54 мг/га за сутки в период пика численности до 1,44 мг/га при депрессии, то на импактных участках поток этого элемента в соответствующие годы изменяется лишь с 5,55 до 2,49 мг/га.

В градиенте загрязнения интегральный поток химических элементов через желудочно-кишечный тракт животных определяется, с одной стороны, возрастающей концентрацией поллютантов в объектах внешней среды, с другой – динамикой численности зверьков. Например, увеличение концентрации меди в рационе зверьков на импактном участке почти в 15 раз по сравнению с фоновым сопровождается при депрессии лишь 8-кратным увеличением потока этого элемента на тех же участках. На фазе роста численности и ее максимума это увеличение общего транзита меди через желудочно-кишечный тракт зверьков в градиенте загрязнения составляет лишь 4,5 и 3,7 раза соответственно. Аналогичное по сравнению с возрастающей концентрацией металлов в рационе ограничение их транзита имеет место и для других элементов.

Таким образом, вызванная химическим загрязнением среды деформация биогенных потоков, контролируемых мелкими млекопитающими, обусловлена не только повышенным поступлением металлов с пищевыми рационами, но и в значительной степени деградацией среды, приводящей к ухудшению качества местообитаний для данного вида и связанному с этим существенному снижению численности населения.

Если транзитные потоки химических элементов через желудочно-кишечный тракт животных–фитофагов рассматривать в качестве одного из факторов стабильности наземных биогеоценозов, то возрастание этих потоков при химическом загрязнении природных систем выступает как фактор их дестабилизирующий. При таком подходе роль популяций мелких млекопитающих сводится к ограничению включения в биогенные циклы избыточных количеств химических элементов, часто выступающих в качестве токсикантов. Подобная барьерная функция таких популяций фитофагов при токсическом загрязнении среды защищает животных высших трофических уровней.

ОПЫТ КЛАССИФИКАЦИИ

А. Е. Пахомов

EXPERIENCE OF CLASSIFICATION

A. Ye. Pakhomov

Среди проблем современной экологии вопрос о средообразующей деятельности животных и закономерностях ее направленности занимает важное место. Он является ведущим в решении комплексных задач как в направленном формировании экосистем, так и в организации их охраны. Особенно ценно знание этих закономерностей в регионах с интенсивным воздействием антропогенных факторов на различные природные системы, блоки и комплексы и начавшимся бурным процессом их трансформации. В таких регионах основной задачей является восстановление нарушенных систем.

Несмотря на большой фактический материал, классификация средообразующей деятельности животных в почвообразовательном процессе до настоящего времени остается мало разработанной. Первые попытки систематизировать типы различной механической деятельности млекопитающих с указанием на их роль в почвообразовательном процессе была предпринята украинским зоологом А. А. Мигулиным (1946). Он выделил 7 типов такой деятельности: тип наземных лежек, муридный тип нор (с видами муринные, микротинные, курганчиковые), тип сусличных нор, байбачный тип нор (байбачьи, лисьи, барсучьи), тип кротовых нор, тип водных нор, тип трофических пороев. Для каждого такого типа указывается характеристика их в почвообразовании. Примечательно, что впервые было обращено внимание на значение вытаптывающего типа деятельности в почвообразовательном процессе. Рассмотренная систематизация роющей деятельности млекопитающих в большей степени отражает лишь видовую или групповую морфоструктуру пороев и обобщает их типы по почвообразовательным параметрам.

Более полная систематизация почвообразовательной деятельности млекопитающих отражена в общей классификации всей средообразующей деятельности позвоночных у В. Л. Булахова (1973). Он выделил пять типов средообразующей деятельности позвоночных, в том числе в четырех указал на почвообразовательную роль млекопитающих.

Кроме указанных работ, большое значение для классификации средообразующей деятельности млекопитающих в почвообразовании имеют работы Л. Г. Динесмана, В. Е. Соколова и И. А. Шилова (1971), В. Е. Соколова и Б. Д. Абатурова (1975) и Б. Д. Абатурова (1979, 1984), где сформулированы общие положения значения роющей и трофической деятельности в этом сложном процессе.

Во всех классификационных схемах отсутствует объединяющий стержень – систематизация по функциональному приоритету – почвообразованию. Кроме того, во многих аспектах форма и масштабы средообразующего влияния млекопитающих на почвообразовательный процесс отличаются от такового влияния других животных. Их воздействие часто опосредованное, и, в отличие от других животных (беспозвоночных, амфибий, пресмыкающихся и птиц), отмечается раздельное поступление продуктов метаболизма в почву. Все это дает основание для отдельной классификации средообразующей деятельности млекопитающих в почвообразовательных процессах.

Безусловно, эта попытка систематизации средообразующей деятельности млекопитающих, направленная на почвообразовательный процесс, далека от завершения. Однако она позволит упорядочить наши представления об участии животных в почвообразовательных процессах в проявлении разнообразного образа жизни.

Общая схема классификации средообразующей деятельности млекопитающих в почвообразовательном процессе представлена в таблице. Данная классификация основана на основных показателях форм воздействия, вызывающих прямые или опосредованные связи с почвообразовательным процессом. Наряду с делением каждого типа, класса воздействия представлены виды деятельности животных с кратким описанием основных форм участия их в почвообразовательном процессе.

Все три типа воздействия млекопитающих на почвообразовательный процесс не обособлены и имеют ряд переходных моментов. Так, роющая деятельность связана с трофической и конструктивной. Основные формы участия в почвообразовательном процессе при воздействии различных видов средообразующей деятельности часто сходны и имеют одинаковую направленность. Краткая схема приведенной классификации этой деятельности отражает общую направленность, показывая эволюционную общность функциональных связей элементов системы, сфокусированных на становлении наиболее важных блоков экосистем.

ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ ПОЧВЕННЫХ ФОСФАТОВ

Е. Н. Пилипко

dynamics of soil phosphates level under decay

Ye. N. Pilipko

В зависимости от степени аэрации в почве образуются минеральные и органические соединения фосфора, содержание которых характерно для разных видов почв. Главным источником фосфора в почве для питания растений являются его минеральные соединения. Значительная часть фосфора в почвах представлена в форме органических соединений, не доступных для растений; органический фосфор может быть использован как источник питания только после их минерализации. В связи с тем, что в почве процессы обновления органических веществ идут беспрерывно за счет минерализации одних форм и синтеза других, роль органических фосфатов в питании растений существенна.

Известно, что главным фактором, опеределяющим содержание и распределение органических фосфатов в почвах, является гумус, поэтому запасы и формы фосфора зависят от содержания в почве органических веществ. Источник органической части почвы – органические остатки, поступающие в нее. Состав органических остатков разнообразен, в основу многих входят экскреции животных. Особенно ценны экскреции животных–фитофагов, которые представляют собой непереваренные остатки растительной пищи, прошедшие частичную трансформацию в процессе пищеварения и метаболизма в организме животного.

Для исследования влияния разлагающегося органического вещества на примере экскреций Alces alces (L.) на содержание фосфатов (P₂O₅^–) в почве нами был поставлен ряд экспериментов в лабораторных условиях. В микролизиметры закладывалась почва суглинистого гранулометрического состава в количестве 150 г. Длительность экспериментов составляла один и шесть месяцев. В каждом эксперименте были задействованы три фактора, которые имели максимальное и минимальное значения: масса экскреций Ex (3 и 8 г), норма полива Pol (50 и 100 мл; полив осуществлялся 1 раз в 7 дней дистиллированной водой), концентрация никеля Ni (37,1 и 185,7 мг/150 г почвы). На основании полученных результатов построены математические модели.

Рассмотрим уравнение регрессии для почвенных фосфатов (P₂O₅^–), полученное по результатам эксперимента, продолжительность которого составляла один месяц:

Y = 0,6 – 0,07 Ni – 0,07 Pol Ni (R² = 89 %),

где Y – содержание почвенного фосфора; Ni – концентрация никеля; Pol Ni – взаимодействие нормы полива и концентрации никеля; R² – коэффициент детерминации.

В данном эксперименте выявлено, что на содержание P₂O₅^– влияние оказывает никель как самостоятельно, так и во взаимодействии с поливом. Максимальное снижение содержания фосфора (на 47 %) наблюдается при повышении концентрации никеля (от 37,1 до 185,7 мг/150 г почвы), если норма полива максимальна и составляет 100 мл. А максимальное повышение содержания P₂O₅^– (на 23 %) происходит при повышении нормы полива от 50 до 100 мл и при минимальной концентрации никеля (37,1 мг/150 г почвы).

Теперь рассмотрим, какие факторы оказывают влияние на почвенные фосфаты через 6 месяцев после начала эксперимента:

где Y – содержание почвенного фосфора; Ex Ni – взаимодействие количества экскреций и концентрации никеля; R² – коэффициент детерминации.

В данном экскперименте на содержание P₂O₅^– влияет взаимодействие двух факторов – массы экскреций и концентрации никеля. При увеличении одного из факторов – концентрации никеля – содержание фосфатов снижается на 23 % (если масса экскреций минимальна и составляет 3 г) и повышается на то же значение (если масса экскреций максимальна, то есть равна 8 г).

Таким образом, никель оказывает на повышение содержания почвенных фосфатов негативное влияние. Два других фактора имеют различное влияние на динамику P₂O₅^–. Увлажнение в умеренном количестве является необходимым фактором для разложения экскреций в почве, но при максимальном значении полив способствует промыванию фосфатов в нижние горизонты, что приводит к снижению накопления P₂O₅^– в почве.

Отмечено положительное влияние экскреций лося на содержание P₂O₅^– в почве. Кроме внесения в почву ценных питательных для растительных и животных организмов веществ, экскреции фитофагов выполняют протекторную функцию, которая заключается в способности гумусовых веществ, находящихся в составе экскреций фитофагов, связывать токсичные элементы или соединения. В унавоженных почвах резко повышаются предельно допустимые концентрации тяжелых металлов; негативное влияние последних на растения проявляются при значительно более высоком содержании, чем в малогумусных почвах. Протекторная функция охватывает не только систему «почва – растение», но и другие компоненты биогеоценоза.

УДК 631.4:634.9 + 591.5

СОДЕРЖАНИЕ НИТРАТНОГО АЗОТА ПРИ РАЗЛОЖЕНИИИ ЭКСКРЕЦИЙ ALCES ALCES В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

Е. Н. Пилипко

Днепропетровский национальный университет, г. Днепропетровск, Украина,
E-mail: pilipko_bio@ua.fm

Ключевые слова: азот, почва, экскременты, кадмий, влажность

content of nitrate nitrogen under experimental decay of ALCES ALCES excrements

Ye. N. Pilipko

Dnipropetrovsk National University, Dnipropetrovsk, Ukraine, E-mail: pilipko_bio@ua.fm