7.1 Естественные и культурные травяные экосистемы

Луговые экосистемы и агроландшафты значительно более устойчивы по сравнению с лесами к химическим и радиационным воздействиям. К критическим их относят тогда, когда из-за аккумуляции загрязнителей в зеленой массе, корнеплодах загрязнители поступают с пищей к человеку, причем в количествах, опасных для здоровья. Ранние признаки радиационного повреждения в естественных луговых фитоценозах отмечаются при поглощенной дозе 3—10 Гр в условиях острого облучения (8—30 сут), а сильное повреждение происходит при дозе свыше 40—100 Гр. Так, заметное уменьшение фитомассы клевера и многолетнего райграса происходят после облучения луговых сообществ сеяных трав в дозе 8—16 Гр.

Типичные реакции травяного фитоценоза на облучение в достаточно высокой дозе — снижение видового разнообразия и изменение доминантности видов, уменьшение продуктивности растении и изменение структуры сообщества (6, 21).

Радиобиологи­ческие реакции различных видов травянистых растений на радиоактивное загрязнение варьируют в широком диапазоне в зависимости от видовой радиочувствительности, от способности растений к вегетативному раз­множению и от того, как размещены почки возобновления относительно поверхности почвы как источника облучения. В сообществах травяных растений можно выделить три группы ответных реакций на облучение:

1. расположение видов растений по радиационному градиенту в форме поясов сукцессионного доминирования в соответствии с устойчивостью к действию ионизирующего излучения, света, тепла, влаги и других экологических факторов;

2. исключение из сообществ наиболее радиочувствительных видов

3. относительно сильное развитие многолетников вследствие роста многолетних органов растении несмотря на то, что семена этих растения теряют жизнеспособность (6).

При дозовых нагрузках на находившиеся на по­верхности почвы семена растений свыше 200 Гр их всхожесть у многих видов была утрачена. Их место за­нимали растения с почками возобновления, погруженными в почву. Этот процесс продолжался в течение 3—4 лет. В последующий период наблю­дался медленный обратный процесс, процесс восстановления видового состава травянистых растений. Подобные изменения видового состава происходили в сообществах не только луговых, но и лесных травя­нистых растений. Однако, если в луговых сообществах изменения видового состава были обусловлены только облучением, т.е. радиационными эф­фектами (первичные эффекты), то в лесных фитоценозах важную роль играли и опосредованные (вторичные) эффекты: в лесах, где кроны де­ревьев были сильно повреждены под действием облучения, произошли серьезные изменения микроклиматических условий под пологом леса. Из­мененный микроклимат в сочетании с облучением вызвал изме­нения не только видового состава, но и первичной продуктивности. В насаждениях, где сосна погибла, а береза была повреждена, надземная фитомасса травя­ного покрова увеличилась в 3—5 раз по сравнению с фитомассой в одно­типных незагрязненных лесах (6).

Доминирующими становятся светолюбивые виды-пионеры с мощной корневой системой, значительная часть которой размещается в незагрязненных слоях почвы (вейник наземный, бодяк мягкощетинистый и Иван-Чай). Эти виды характеризуются короткой продолжительностью жизни (2 года) и размножаются в основном семенами, способными переноситься ветром на большие расстояния, в том числе заноситься с незагрязненных территорий (28, 51).

Процессы лучевого поражения и пострадиационного восстановления в искусственных травяных биогеоценозах (посевах сельскохозяйственных растений) характеризуются некоторыми специфическими особенностями по сравнению с аналогичными процессами в природных биогеоценозах. Искусственные фитоценозы — агрокультурценозы—часто представлены одним (иногда несколькими) видами растений. В этом случае взаимосвязь между отдельными видами растений упрощена (а если фитоценоз составляет монокультура—вообще отсутствует), и зависимость лучевого поражения такого ценоза от первичной радиочувствительности растений и фазы их развития выявляется достаточно четко.

Посевы сельскохозяйственных растений в целом менее устойчивы к действию всех поражающих факторов антропогенной природы, в том числе и к радиационному, чем фитоценозы естественной травяной растительности. Полулетальные дозы для большого числа сельскохозяйственных растений в условиях острого облучения варьируют в интервале 1—20 Гр. По увеличению летальной дозы сельскохозяйственные культуры располагаются в ряд: зерновые (пшеница, ячмень, овес, кукуруза, рис) —1-4 Гр; бобовые (горох и фасоль) —1-12 Гр; клубне- и корнеплоды (лук, свекла, картофель, редис) —1-16 Гр; пастбищные и силосные культуры—2-20 Гр (6, 89, 109).

Облучение агрокультурфитоценозов в меньших дозах не приводит к заметному снижению темпов роста вегетативных и развития генеративных органов сельскохозяйственных растений и уменьшению урожая в сообществах, но может снизить качество репродуктивных органов: семена могут иметь пониженную всхожесть, а выросшие из них растения отличаться ослабленной жизнеспособностью.