Толерантность компонентов лесных экосистем Севера России к аэротехногенному загрязнению

• Автор: Лянгузова, Ирина Владимировна
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 367 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ТОЛЕРАНТНОСТЬ КОМПОНЕНТОВ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ К АЭРОТЕХНОГЕННОМУ ЗАГРЯЗНЕНИЮ (ОБЗОР ПРОБЛЕМЫ)
1.1. Концепция пределов толерантности
1.2. Классификация и общая характеристика источников загрязнения
1.3. Воздействие промышленного загрязнения на северотаежные экосистемы
1.4. Почва как компонент экосистемы
1.5. Воздействие аэротехногенного загрязнения на структурную организацию популяций растений
1.6. Токсическое действие диоксида серы и тяжелых металлов на растения.
1.7. Репродукция растений в условиях аэротехногенного загрязнения
ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Общая физико-географическая характеристика района исследований
2.2. Характеристика источника аэротехногенного загрязнения
ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Полевые исследования
3.2. Методы химического анализа
3.3. Популяционные исследования
3.4. Модельные эксперименты на растворах солей тяжелых металлов
3.5. Лабораторные эксперименты
3.6. Полевые эксперименты
3.7. Математическая обработка данных
I. ИССЛЕДОВАНИЯ В ПРИРОДНЫХ РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВАХ
ГЛАВА 4. ДИНАМИКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ АЬ-ЕЕ-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ
ГЛАВА 5. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ДИНАМИКА ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В РАСТЕНИЯХ СЕВЕРОТАЕЖНЫХ ЛЕСОВ,
ПОДВЕРГАЮЩИХСЯ АЭРОТЕХНОГЕННОМУ ЗАГРЯЗНЕНИЮ
5.1. Минеральный состав растений, мхов и лишайников по градиенту загрязнения
5.1.1. Минеральный состав хвои Pinus sylvestris L. и Picea obovata Ledeb
5.1.2. Содержание тяжелых металлов в различных фракциях фитомассы Pinus sylvestris по градиенту загрязнения
5.1.3. Изменение минерального состава листьев растений травяно-кустарничкового яруса по градиенту аэротехногенного загрязнения..
5.1.4. Накопление тяжелых металлов в различных органах Vaccinium myrtillus L. и V. vitis-idaea L
5.1.5. Пространственно-динамический тренд накопления тяжелых металлов в лишайниках и мхах при разном режиме аэротсхногенной нагрузки
5.1.6. Взаимосвязь жизненного состояния растений и содержания в них тяжелых металлов при промышленном загрязнении
5.2. Многолетняя динамика химического состава сосудистых растений при разном режиме аэротехногенного загрязнения
5.2.1. Многолетняя динамика химического состава хвои Pinus sylvestris L
5.2.2. Многолетняя динамика накопления тяжелых металлов в растениях травяно-кустарничкового яруса сосновых лесов
5.3. Заключение по главе
ГЛАВА 6. ПОПУЛЯЦИОННЫЕ АСПЕКТЫ ТОЛЕРАНТНОСТИ
6.1. Динамический тренд ценопопуляций при разном режиме аэротехногенной нагрузки (на примере Vaccinium myrtillus L.)
6.1.1. Влияние промышленного загрязнения на эколого-ценотические условия местообитания ягодных кустарничков
6.1.2. Динамические тренды популяций Vaccinium myrtillus L. в зоне воздействия медно-никелевого комбината

П. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 7. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В СИСТЕМЕ ПОЧВА-РАСТЕНИЕ: ПОДВИЖНОСТЬ, ПОСТУПЛЕНИЕ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ
7.1. Вегетационные эксперименты
7.2. Полевые эксперименты
ГЛАВА 8. ПРЕДЕЛЫ ТОЛЕРАНТНОСТИ РАСТЕНИЙ К ТЯЖЕЛЫМ МЕТАЛЛАМ
8.1. Модельные эксперименты
8.2. Семенное потомство видов р. Vaccinium и Pinus sylvestris в вегетационных экспериментах
ГЛАВА 9. ПРОГНОЗ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ КОМПОНЕНТОВ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ ПРИ РАЗНЫХ СЦЕНАРИЯХ СНИЖЕНИЯ
АЭРОТЕХНОГЕННОЙ НАГРУЗКИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

тяжелых металлов, которые накапливают в своей биомассе от 0.3 до 1.5% никеля и меди от массы сухого мицелия (Евдокимова, Мозгова, 1991). Микромицеты образуют малоподвижные органоминеральные внеклеточные комплексные соединения между продуктами своей жизнедеятельности и ионами металлов, активно закрепляя последние в своей биомассе и тем самым оказывая регуляторное воздействие на процессы миграции тяжелых металлов по почвенному профилю и в системе почва-растение (Евдокимова, Мозгова, 1991). Однако в ряде случаев в условиях загрязнения преимущественное развитие получают микромицеты-токсинообра-зователи (Pénicillium purpurogenum, P. funiculosum, P. janthinellwri), обладающие фитотоксическими свойствами (Марфенина, 1985), которые могут оказывать негативное воздействие на развитие растений (Левин и др., 1989).
Токсичность загрязненных тяжелыми металлами почв зависит от кислотности почвенного раствора и растворимости соединений металлов. При экспериментальном исследовании растворимости тяжелых металлов в зависимости от реакции среды было установлено, что резкий перегиб кривых растворимости никеля, меди и марганца наблюдается в интервале рН=4-5, причем эти кривые имеют вид негативной экспоненциальной функции, в отличие от кривой растворимости железа, которая имеет вид параболической функции с минимумом растворимости при рН=4.0 (Чертов и др., 1985). Следует отметить, что в сильнокислой среде (рН=2.5) растворимость соединений меди в 10-15, а никеля в 15-20 раз выше по сравнению со слабокислой средой (рН=5-6). Следовательно, даже незначительное увеличение кислотности почвенного раствора может приводить к повышению растворимости соединений тяжелых металлов в почве.
Оценку фитотоксичности почв для растений проводят на основе различных показателей (Евдокимова и др., 1984; Обухов, Ефремова, 1988; Ильин, 1991; Евдокимова, Мозгова, 1991, 2001; Евдокимова, 1995, 2008). По мнению В.Б. Ильина (1991), химически толерантный уровень тяжелых металлов в почвах ориентировочно составляет для никеля - 100, для меди - 100, для кобальта - 50 мг/кг при их валовом содержании в почвах. В шкале экологического нормирования тяжелых металлов для геохимической ассоциации почв со слабокислой и кислой реакцией,