7.11. Состояние макро- и мезобиоты в почвах экосистем

Наибольшее значение из представителей мезофауны в почве имеют дождевые черви, многоножки, насекомые. В наиболее благоприятных условиях (широколиственные леса) численность дождевых червей достигает 500-800 на один квадратный метр, а биомасса равна 290 граммам. Обычно биомасса червей составляет от 40 до 120 граммов на квадратный метр. В нашей стране дождевых червей около 100 видов, принадлежащих к 3 семействам. В средней полосе России урожайность многих культурных растений (ржи, ячменя, картофеля) прямо зависит от численности дождевых червей в почве (117).


Покровы беспозвоночных проницаемы для почвенных растворов. У разных видов степень проницаемости покровов неодинакова. При этом разные ионы обладают разной способностью проникать через покровы беспозвоночных. В зависимости от концентрации солей в почвенных растворах осмотическое давление гемолимфы и тканевых жидкостей почвенных животных очень варьирует. Яйца многих из них получают необходимую для развития влагу непосредственно из почвенного раствора, химизм которого определяется как природными свойствами почвы, так и наличием в ней поллютантов. Некоторые виды беспозвоночных (зооплеяды) маркируют определенные ЭПП, с которыми они связаны функционально или опосредованно. Зоодиагностика ЭПП акцентирует внимание на актуальном функционировании почвы, которое слабо диагностируется традиционными методами. Увеличение численности почвенных животных способствует углублению гумусового горизонта. Его нижняя граница совпадает с нижней границей распространения основной массы почвенных беспозвоночных (114, 282; 283).


Почвенная фауна - наименее миграционная часть зооценоза, поэтому её целесообразно использовать как биоиндикатор радиоактивного загрязнения. Действие радиации на почвенных животных хорошо прослеживается не только на участках, где уровень её высок, но и там, где он низок, по-видимому, из-за больших дозовых нагрузок на почвенных животных по сравнению с наземными. Особенно удобны для этой цели дождевые черви. Их численность на радиоактивных участках сократилась более чем в 5 раз, преобладать стали насекомые. Животные почвы могут быть использованы для связывания подвижных соединений радионуклидов и локализации очагов загрязнения в экосистемах. Велико их участие в зоогенной миграции радионуклидов (117).


Исследование популяций почвенной фауны на территории 30-км зоны ЧАЭС в 1986-1988 годах (230), показало, что в первый год после аварии резко сократился видовой состав почвенных микроартропод и численность их популяций в почвах сосновых лесов. В почвах агроэкосистем произошло падение численности и биомассы популяций дождевых червей. Особенно было заметно снижение доли молодых особей. Через 2-2,5 года численность и биомасса популяций почвенной фауны на загрязненных участках по сравнению с контролем восстановилась.


А.Г. Викторов (94) считает, что максимальной чувствительностью к радиоактивному загрязнению обладают начальные стадии развития практически всех жизненных форм почвенных животных, так как в первые месяцы жизни они проводят на глубине всего нескольких сантиметров. Он иллюстрирует это ситуацией, обнаруженной в сентябре 1986 г. в регионе Чернобыльской АЭС. На поражённом участке численность взрослых и ювенильных форм дождевых червей была в два раза меньше по сравнению с контролем. При этом, если в контроле были отмечены ювенильные особи весом до 30 мг, которые вышли из коконов в течение лета 1986 г., то самые маленькие люмбрициды весили около 200 мг, что говорит о том, что они вышли из коконов по крайней мере осенью предыдущего 1985 г. Таким образом, от радиоактивного загрязнения пострадали в основном коконы и молодь, локализовавшиеся в верхнем слое почвы, который и был поражен радиацией в наибольшей степени. Объясняется это тем, что в глубине почвы больше, чем на поверхности, преимагинальных, а, следовательно, значительно боле радиочувствительных стадий животных; поверхностные слои легче заселяются извне (118; 231).


Наши наблюдения за состоянием почвенной мезо- и макробиоты, начатые в 1990 году показали, что по общему количеству беспозвоночных дерново-подзолистые почвы зандровых равнин значительно уступают серым лесным почвам ополья (табл. 166, 167). Интенсификация агроэкосистем увеличивает общее количество беспозвоночных по сравнению с обычными агроэкосистемами.

Таблица 166

Динамика общего количества беспозвоночных в почвах зандровых равнин, экз/м2

Таблица 167

Динамика общего количества беспозвоночных в почвах ополья, экз/м2

В среднем за 4 года наблюдений этот показатель в дерново-подзолистых почвах на двучлене с моренной снизу различных экосистем Новозыбковского КПУ ниже, чем в дерново-подзолистых почвах на флювиогляциальных отложениях экосистем Клинцовского КПУ (табл. 166). Причиной этого является более сильная загрязнённость радионуклидами и остатками пестицидов, которые, несмотря на лучшие остальные свойства почв Новозыбковского КПУ, сдерживают увеличение общего количества беспозвоночных. Аграрное воздействие значительно интенсивнее снижает этот показатель состояния биоты в почвах Новозыбковского КПУ, чем в почвах Клинцовского КПУ, что указывает на более низкую экологическую устойчивость почвы Новозыбковского КПУ.


В течение всего периода наблюдений общее количество беспозвоночных было выше в серых лесных почвах естественной и обычной агроэкосистем на гривах, чем в серых лесных почвах со вторым гумусовым горизонтом в западинах (табл. 167). Интенсификация полевой агроэкосистемы в ополье приводит к изменению этой закономерности. Рассматриваемое явление требует дальнейшего изучения.


Одной из наиболее важных для почвообразования групп почвенных беспозвоночных являются дождевые черви. Их значение впервые было вскрыто Ч. Дарвином в книге "Earthworms and Vegetable Mould" (362). Он отмечал, что земляные черви могут успешно развиваться только в почвах хорошо обеспеченных органическим веществом. Большинство видов червей требуют непрерывного снабжения кальцием, который они превращают в карбонат кальция.


Наши наблюдения за количеством дождевых червей показали, что в серых лесных почвах ополья их значительно больше, чем в дерново-подзолистых почвах зандровых равнин, где выше радиоактивное загрязнение (табл. 168-169).


В естественных экосистемах зандровых равнин количество червей выше в дерново-подзолистых почвах на двучлене с мореной снизу (Новозыбковский КПУ). Однако, если в агроэкосистемах Клинцовского КПУ и по мере их интенсификации этот показатель растет, то в почве интенсивной агроэкосистемы Новозыбковского КПУ, более загрязненного радионуклидами, он значительно снижается, становясь самым низким среди всех изучаемых почв вне зависимости от погодных условий (табл. 168).

Таблица 168

Динамика количества дождевых червей в дерново-подзолистых почвах зандровых равнин, экз/м2

В естественных экосистемах ополья количество червей выше в серых лесных почвах со вторым гумусовым горизонтом (табл. 169). Аграрное воздействие снижает этот показатель. В почвах интенсивных агроэкосистем он увеличивается, но не превышает количества червей в естественных аналогах.

Таблица 169

Динамика количества дождевых червей в почвах ополья, экз/м2

В пойменных экологических подсистемах, загрязнённых цезием-137 менее 1 Ки/км2, то есть "чистых", в слое 0-10 см аллювиальных почв численность червей заметно возрастает при про-движении с прирусловой поймы в центральную и далее резко снижается в притеррасье. Это, вероятно, обусловлено изменением водно-воздушного, теплового и пищевого режимов почв. Радиоактивное загрязнение почв пойменных экологических подсистем нарушает природную закономерность распределения количества дождевых червей (рис. 168).

щелкните по рисунку для увеличения масштаба

Рис. 168. Количество дождевых червей в 0-10 сантиметровом слое аллювиальных почв пойменныхэкологических подсистем при радиоактивном хроническом загрязнении (среднее за 4 года)

Во всех выделяемых зонах радиоактивного загрязнения количество коконов дождевых червей в слое 0-10 см почв пойменных экологических подсистем колеблется незакономерно (рис. 169).

щелкните по рисунку для увеличения масштаба

Рис. 169. Количество коконов дождевых червей в 0-10 сантиметровом слое аллювиальных почв пойменных экологических подсистем
при радиоактивном хроническом загрязнении (среднее за 4 года)

В среднем для пойменных экосистем увеличение плотности радиоактивного загрязнения до 15 Ки/км2 по цезию-137 обусловливает увеличение количества дождевых червей и их коконов в слое 0-10 см аллювиальных почв Брянской области. Возрастание плотности радиоактивного загрязнения более 15 Ки/км2 по цезию-137 значительно уменьшает численность дождевых червей и их коконов (рис. 170).

Плотность радиоактивного загрязнения цезием-137, Ки/км2
1 - менее 1, 2 - 1-5, 3 - 5-15, 4 - 15-40, 5 - более 40

Рис. 170. Количество дождевых червей (А) и их коконов (Б) в слое 0-10 см аллювиальных почв пойменных экосистем при возрастающем радиоактивном загрязнении (среднее за 4 года)