Закономерности и факторы устойчивости пресноводных экосистем к антропогенному загрязнению

Азональные особенности токсикорезистентности, связанные, в частности, с наличием биогеохимических провинций, также являются важным комплексом факторов, обусловливающих устойчивость пресноводных экосистем к загрязнению. Проведенные в широком биогеографическом аспекте исследования показали зависимость региональной резистености представительных гидробионтов к токсикантам, имеющим природные аналоги

, от их фонового содержания в среде обитания, т.е. устойчивость водных экосистем к интоксикации природными химическими соединениями базируется на наследственной норме реакции, закрепленной отбором в соответствии с природным фоном этих веществ в поверхностных водах. В целом, токсикорезистентность биоценоза отражает региональную норму реакции, эволюционно связанную с природно-климатическими и биогеохимическими условиями ее формирования. Установленные особенности устойчивости северотаежных водоемов к процессам антропогенной ацидификации, токсификации и эвтрофикации подтвердили необходимость регионального подхода при нормировании и контроле загрязнения поверхностных вод России.

Выявленные межзональные закономерности и региональные особенности сезонной динамики устойчивости гидробионтов к интоксикации на организменном, популяционном и ценотическом уровне показали, что для экологически корректной оценки уязвимости водных экосистем в условиях интенсивного антропогенного загрязнения важно установить чувствительные и устойчивые периоды в сезонных флуктуациях биологических компонентов их биоценозов.

Анализ экологической значимости действующей системы нормирования загрязнения водных экосистем также показал, что разработка общефедеральных рыбохозяйственных ПДК на узкой базе нормы реакции доступных в регионе гидробионтов, а тем более на лабораторных культурах, недопустима. Биологически необоснованное применение для регламентирования антропогенной токсикологической нагрузки на водные экосистемы различных природно-климатических зон и биогеохимических провинций России общефедеральных рыбохозяйственных ПДК неизбежно влечет за собой опасность непредсказуемой экологической ошибки.

Выводы

1. Характер антропогенной трансформации водных экосистем имеет четкие зональные черты. Каждый процесс их изменения, даже если он вызван одними и теми же причинами, протекает различно в зависимости от конкретных природных условий. Россия обладает огромным фондом пресноводных водоемов, расположенных в разных природно-климатических зонах - от тундры до степи и полупустыни, что обусловливает значительную разнокачественность водных экосистем, в том числе и по их устойчивости к антропогенной токсикологической нагрузке.

2. Токсичность веществ самой разной химической природы (соединения металлов, пестициды, нефтепродукты) существенно зависит от гидрохимического режима (класс вод, минерализация, жесткость, рН, цветность, ПО и т.д.) и трофического статуса водоема, а также нормы реакции представительных гидробионтов, формирование которой тесно связано со средой обитания.

3. Сравнительный анализ пресноводных экосистем различных природно-климатических зон показал достоверное уменьшение их абиотической и биотической забуференности с юга на север, а, следовательно, снижение устойчивости к антропогенной интоксикации высокоширотных биоценозов зоны тундры и тайги по сравнению с ценозами более низких широт.

4. В регионе Карелии (в пределах одной зоны северной тайги) также наблюдается зависимость токсикорезистентности пресноводных биоценозов от географической широты, однако на первое место выступают экологические факторы, отражающие региональную специфику: продолжительность светового дня, прозрачность воды, температурный режим водоемов, величина перманганатной окисляемости и т.д Регионально значимым параметром, имеющим тесную достоверную связь с приоритетными биотическими факторами функционирования пресноводных экосистем Карелии и на 75 % обусловливающим токсобность руководящего ихтиологического комплекса озер (R2= 0.75, p << 0.01) является прозрачность воды, что позволяет использовать ее в качестве косвенного показателя, характеризующего устойчивость пресноводных биоценозов региона к антропогенному загрязнению.

5. Одним из ведущих факторов токсикорезистентности водных экосистем всех природно-климатических зон и биогеохимических провинций является сезонная динамика функционального состояния биоценозов, адаптивно связанная с зональными и ландшафтными особенностями годовой цикличности энергетической обеспеченности биологических процессов.

6. Выявлена ярко выраженная сезонная динамика токсикорезистентности гидробионтов на организменном, популяционном и ценотическом уровне, обусловленная наследственно закрепленной нормой реакции на окологодовые изменения абиотических компонентов среды. Сезонные изменения устойчивости к интоксикации характерны не только для природных, но и культуральных (лабораторных) популяций планктонных организмов, а сезонная динамика экологических параметров зоопланктонных сообществ, в том числе, их токсикорезистентности, наблюдается как на условно чистых, так и на загрязняемых участках водных экосистем и в значительной степени определяется качественными и количественными показателями антропогенной токсикологической нагрузки. Показано также, что изменения токсикорезистентности зоопланктоценоза в сезонном аспекте более значительны, чем параметров сапробности и видового разнообразия.

7. Сезонный фактор должен учитываться при разработке научных основ регламентирования антропогенной токсикологической нагрузки, прогнозировании последствий антропогенного загрязнения и в решении практических природоохранных вопросов, связанных с разработкой режима сброса сточных вод в рыбохозяйственные водоемы. В хорошо исследованных экосистемах сезонные изменения соотношения численности устойчивых и чувствительных к токсическому воздействию видов могут служить показателем их устойчивости к антропогенному загрязнению в разные периоды годового цикла. Развитие данного направления исследований особенно актуально в зонах тундры и северной тайги в связи с пониженной устойчивостью водных экосистем Севера к антропогенному воздействию, а также резко выраженной (контрастной) сезонной изменчивостью их функционального состояния и, как следствие, их токсикорезистентности.

8. Все организмы, в том числе водные, в ходе эволюционного развития преадаптированы к определенной вариабельности природных абиотических факторов среды. При формировании модельных популяций фито – и зоопланктонных гидробионтов (Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb., Daphnia pulex Leydig) в условиях длительного хронического влияния компонентов, имеющих природные аналоги (рН, металлы), в диапазоне адаптационных возможностей наблюдается расширение их нормы реакции на воздействующий фактор и повышение популяционной ацидо- и токсикорезистентности.

9. Увеличение устойчивости адаптированных модельных популяций S. quadricauda и D. pulex к закислению водной среды и токсическому воздействию исследованных металлов (Cu и Pb) может быть как следствием направленного отбора организмов с геномом, обусловливающим более высокую популяционную токсикорезистентность, так и результатом физиологических адаптаций, связанных с защитными метаболическими реакциями на молекулярном уровне, например, с увеличением в теле дафний металлотионеина, участвующего в метаболизме и детоксикации меди и свинца. Вероятнее всего, наблюдаемые нами в модельных популяциях планктонных организмов адаптивные перестройки определяются сочетанием механизмов фено- и генотипической адаптации.

 Скачать реферат