Антропогенное воздействие на растительность
На современное этапе антропогенное воздействие на растительный покров Земли можно свести к трем основным формам:
1. полное уничтожение растительного покрова;
2. создание культурных фитоценозов на месте естественной растительности;
3. синантропизация растительного покрова.
На земном шаре 20 га лесов вырубается в одну минуту. Создание культурных фитоценозов на месте естественной растительности – это создание посевов сельскохозяйственных культур, садов, почво- и полезащитных насаждений. Синантропизация растительного покрова – это постепенное изменение состава и структуры растительного покрова под влиянием антропогенных факторов. Синантропизация проявляется в следующем: замене коренных фитоценозов производными, замещением эндемичных растений космополитами. Все это приводит к обеднению и однообразию растительного мира. Обеднение флоры имеет два аспекта: уменьшение видового разнообразия; сокращение генетического разнообразия. Первое вызвано исчезновением видов. При этом обычно быстрее исчезают эндемичные виды. Второе связано с исчезновением местонахождения вида. Чем разнообразнее условия местообитания вида, тем богаче генофонд. Теперь происходит значительное снижение видовой насыщенности различных фитоценозов. Например, в Нидерландах на площади размером 20 км2 в среднем снизилось число видов с 250 до 180, особенно пострадали (потеряв до 60-70% видового богатства) сенокосы, пастбища и т.д.
Если до появления человека считается, что один вид исчезал в среднем за одну тысячу лет, то с 1850 по 1950гг. этот интервал составил 10 лет, после 1950 г. – один год. Теперь считается, что один вид исчезает в один день. Быстро исчезает флора островов, представленная часто эндемичными видами. Например, из 1500 эндемичных видов Гавайских островов 500 видов считаются редкими и исчезающими. Быстро вымирают малые популяции видов, находящиеся вне основного ареала или на его границе. В районах густонаселенных, промышленно развитых (особенно вблизи крупных городов) исчезновение видов растений происходит более интенсивно, чем в сельскохозяйственных.
Антропогенное воздействие на эволюционный процесс проявляется, по крайней мере в четырех направлениях:
1. уменьшение генетической разнородности видов;
2. раздробление популяций растений и их возрастающая изоляция;
3. гибридизация между ранее разобщенными таксонами;
4. появление эндемиков техногенных субстратов и загрязненных мест.
Уменьшение генетической разнородности отдельных видов. Человек сокращает число и размеры популяций, что приводит к уменьшению генетического разнообразия видов. Замена естественных лесных экосистем лесными культурами привела в некоторых районах к сокращению генетического разнообразия древесных растений более чем в сто раз.
Раздробление популяций растений и их возрастающая изоляция. Прежде широко распространенные растительные сообщества сокращаются в размерах и расчленяются на ряд изолированных фрагментов. В соответствие с этим уменьшаются и расчленяются популяции растений. Возникающие между ними географические или экологические барьеры создают для мелких популяций обстановку, близкую к островным популяциям. Существование видов растений в форме мелких популяций создает предпосылки для возникновения серии таксонов внутривидового и даже видового ранга.
Гибридизация между ранее разобщенными таксонами. Под влиянием антропогенных факторов нередко устраняются географические, экологические барьеры между родственными, но ранее изолированными друг от друга группами. Это происходит в результате преобразования местообитания, нарушения структуры растительных сообществ, массового введения интродуцентов и др. Например, в Англии два вида боярышника – гладкий и однопестичный – первоначально были экологически разобщены. Боярышник гладкий произрастал в лесах, однопестичный - на открытых местах. Рубки привели к разреживанию лесов, в результате на одной территории оказались два вида боярышника, появились гибриды между видами. В Польше появились гибриды между лиственницей польской и европейской.
Появление эндемиков техногенных субстратов и загрязненных мест. Человек в процессе деятельности создает новые субстраты, которые заселяются растениями. В окрестностях оз.Медвежьего в Канаде, с близким залеганием урановых руд, отмечено большое число мутантов иван-чая, голубики.
В настоящее время происходит интенсивное отмирание лесов Европы. Одна из причин отмирания - загрязнение воздуха. Воздействие воздушного загрязнения заключается в ослаблении жизнедеятельности листвы и хвои, стволов деревьев и корней.
Проведенные исследования в Германии выявили четыре основных типа воздействий загрязнения:1 прямое действие газов на растительный покров; 2 осаждение тяжелых металлов и аккумуляция их почвой; 3 кислотное действие на растения и почву; 4 действие азотного насыщения.
Выделено три класса взаимодействий между атмосферными примесями и лесными экосистемами. При низком содержании загрязняющих веществ (взаимодействие первого класса) растительность и почвы лесных экосистем функционируют как их поглотители. В зависимости от характера загрязняющих веществ влияние их может быть незаметным или стимулирующим (как удобрения).
При среднем содержании загрязняющих веществ (взаимодействие второго класса) некоторые виды деревьев испытывают отрицательное влияние. Это влияние выражается в нарушении баланса и обмена питательных веществ, снижении иммунитета к вредителям и болезням, повышенной заболеваемости. Уменьшается биомасса и продуктивность растений, изменяется видовой состав и структура сообществ.
Высокое содержание загрязняющих веществ (взаимодействие третьего класса) может вызвать резкое снижение иммунитета или гибель некоторых деревьев. Происходит упрощение структуры экосистемы, нарушение биологического круговорота.
Например, содержание сернистого ангидрида в воздухе Европы в 50 раз превышает общепланетарный фон за счет выброса серы энергетическими установками. От загрязнения страдают главным образом хвойные леса. В Германии усыхает 75% всех пихтовых лесов, 41% ельников и сосняков. Резко ухудшается качественное состояние хвойных лесов Франции, Нидерландов, Италии, Швейцарии. При наличии смога в воздухе происходит депрессия фотосинтеза (фотосинтез может уменьшиться на 66%).
За последние 20 лет в Европе прирост древесины ежегодно снижался на 0,3% благодаря кислотным дождям. Поступление кислот в лесные экосистемы Европы в настоящее время превысило естественный уровень более чем в 100 раз. В результате происходит снижение фотосинтеза, дыхания растений, их гибель.