10.4.2. Вплив забруднення довкілля на біогеоценози

Ефекти, що спостерігаються в окремих популяціях, не можуть повною мірою відображати стан самого біогеоценозу як системи вищого рівня. Біогеоценоз повинен підтримувати певний рівень обміну речовин і потоку енергії для власного «виживання». Для цього, на відміну від особини або популяції, необхідно мати достатню біомасу на всіх трофічних рівнях, яка підтримується високою продуктивністю; достатній ступінь видового різноманіття, що забезпечує складну багатокомпонентну трофічну сітку з різнорідністю трофічних рівнів, включаючи всі функціональні блоки (продуцентів, консументів і редуцентів). Все це може забезпечити як швидкий кругообіг речовин (а отже, і можливості самоочищення екосистеми), так і можливості до перебудови системи під впливом негативних чинників (хоча б і за рахунок зменшення частки або навіть втрати певного елемента біогеоценозу).

Накопичення забруднювачів трофічними рівнями біогеоценозу. Накопичення важких металів і органічних забруднювачів у біомасі (біоакумуляція) достатньо добре досліджене. Слід розуміти, що токсична дія, а тому й небезпека забруднювачів починається з їх потрапляння до організмів. Ті, у свою чергу, мають певні бар’єрні, детоксикаційні, компенсаторні та екскреторні механізми для протистояння інтоксикації. Наприклад, бар’єрна функція у рослин забезпечується кореневою системою, здатною обмежувати потрапляння токсичних речовин. У тварин цю функцію виконує кишково-шлунковий тракт. Специфіка процесів усмоктування забезпечує вибіркове потрапляння органічних і металорганічних сполук до

організму (до 90 %). Неорганічні сполуки важких металів усмоктуються лише на 5—10 %. Основне джерело потрапляння забруднювачів до організму тварин — їжа. Хоча для планктону характерне також потрапляння значних кількостей забруднювачів до організмів із води. Спираючись на правило екологічної піраміди, можна зрозуміти, чому з кожним новим трофічним рівнем накопичення органічних забруднювачів, а часто і важких металів, якщо вони знаходяться у середовищі в комплексі з органічними речовинами, значно зростає. Загальний рівень токсичного навантаження на певну популяцію біогеоценозу залежить від особливостей живлення та трофічного рівня. Ця закономірність добре прослідковується у багатьох групах тварин, навіть у безхребетних (табл. 10.4).

Таблиця 10.. Середні концентрації важких металів у безхребетних різних трофічних рівнів (мкг/г сухої ваги) (Безель, 2006)

Накопичення важких металів по трофічних рівнях буде залежати від фітофагів, специфіки їх раціонів і ефективності шлунково-кишкового бар’єра для хімічних елементів. Не завжди більші концентрації елементів будуть мати представники вищих трофічних рівнів.

Таксономічна структура біогеоценозу під впливом забруднення середовища. Зазвичай зі збільшенням токсичного навантаження на середовище зменшується таксономічне різноманіття біогеоценозу. Нестійкі до певного рівня (спектра) забруднювачів види зникають або значно зменшують чисельність. Як правило, в умовах забруднення середовища дрібніші види з меншою тривалістю життя мають більше шансів на виживання. Зважаючи на те, що біоакумуляція забруднювачів в організмі відбувається протягом усього життя і поступово досягає критичних (небезпечних) концентрацій, в умовах забруднення середовища ці види отримують перевагу перед видами з особинами, які живуть довше.

Окрім відповідного збіднення таксономічного різноманіття, це призводить до зміни структури домінування видів в угрупованні. Наприклад, в умовах забруднення довкілля важкими металами відбувається зменшення чисельності видів

безхребетних, які були масовими (домінантами та субдомінантами) у незабруднених екосистемах. У першу чергу цей процес спостерігається для дощових червів, енхітреїд, багатоніжок і молюсків, які можуть навіть зникнути на сильно забруднених територіях. Меншою мірою відбувається зменшення чисельності турунів, стафілінід, павуків і двокрилих. Це, з одного боку, змінює таксономічну структуру біогеоценозу, а з іншого — суттєво впливає на інші трофічні рівні, наприклад на комахоїдних, у яких вимушено змінюється спектр живлення. Якщо припустити, що більші шанси на виживання мають види, особини яких накопичують менше забруднювачів, то їх споживачі також піддаються меншому токсичному навантаженню, ніж це теоретично могло б бути. У багатовидових угрупованнях із вихідним високим домінуванням лише одного виду забруднення середовища може навіть призводити до збільшення видового різноманіття через вимирання домінантного виду, з одного боку, та збільшення різноманіття умов середовища — з іншого. Однак це ніяк не є ознакою покращення стану біогеоценозу. І навпаки, якщо початкове угруповання характеризувалося високим рівнем різноманіття зі значною кількістю видів домінантів і субдомінантів, це свідчить про наявність достатньої гетерогенності непорушеного середовища. У цьому випадку зростання забруднення довкілля призведе до закономірного зниження таксономічного різноманіття (Безель, 2006).

Первинна продуктивність та біогеохімічні цикли. Згадаємо, первинна продуктивність — загальна кількість органічної речовини, яку виробляють продуценти на одиницю поверхні за одиницю часу. Під впливом забруднення навколишнього середовища відбувається зниження фотосинтезуючої наземної біомаси рослин, що безпосередньо викликає зменшення первинної продуктивності. Це впливає на інтенсивність обмінних процесів у біогеоценозі та біогеохімічні цикли. Зрозуміло, що якщо продуценти накопичують меншу фітомасу за певний проміжок часу, то це обмежує можливості росту біомаси тварин-консументів.

Наземні рослинні угруповання залучають хімічні елементи у біогеохімічні цикли безпосередньо з ґрунту й розпочинають кругообіг речовин. У зонах забруднення вплив первинного накопичення забруднювачів у рослинах призводить до трансформації рослинних угруповань через зниження чисельності або вимирання нестійких видів. А видовий склад і навіть морфологічні характеристики угруповання рослин впливають на можливості існування тваринного угруповання, оскільки для тварин це не тільки їжа, а й можливість знайти схованку або місце з оптимальним мікрокліматичним

режимом (освітлення, вологість тощо). Тому зменшення чисельності певних видів рослин викликає також зменшення чисельності тварин, з ними пов’язаних. Таким чином, забруднення впливає на видовий склад тваринного населення біогеоценозу не тільки безпосередньо — інтоксикацією, а й опосередковано — через зміни місць існування.

Згадані у цьому підрозділі процеси лише коротко описують деякі негативні наслідки забруднення навколишнього середовища на популяційному та біогеоценотичному рівнях. Зрозуміло, що ці наслідки набагато складніші та багатогранніші, наскільки складніші природні екосистеми за наші про них спрощені уявлення.