CC BY
67
Библиографический список
1. Самакова, А.Б. Комплексная оценка экологии и здоровья населения промышленного города / А.Б. Самакова, А.А. Белоног, В.С. Якупов [и др.]. - Алматы, 2005.
2. Журбицкий, З.И. Теория и практика вегетационного метода. - Москва: Наука, 1968.
3. Ильин, В.Б. Система показателей для оценки загрязненности почв тяжелыми металлами // Агрохимия. - 1995. - № 1.
4. Линдиман, А.В. с соавт. Фиторемедиация почв, содержащих тяжелые металлы. ЭКИП / А.В. Линдиман [и др.], 2008, № 9.
5. Nanda Kumar P.B.A., Dushenkov V., Motto H., Raskin I. Phitoextraction the use ofplants to remove heavy metals from soils // Environ. Sci.
Technol. 1995. - V. 29. - № 5.
6. Begonia, G.B., Davis C.D., Begonia M.F.T., Gray C.N. Growth responses of Indian mustard [Brassica juncea (L.) Czern.] and its phitoextraction of lead from a contaminated soil // Bull. Environ. Contam. Toxicol. - 1998. - V. 61.
7. Галиулина, Р.А. Извлечение растениями тяжелых металлов из почвы и водной среды / Р.А. Галиулина, Р.В. Галиулин, В.М. Возняк //
Агрохимия, 2003. - № 12.
8. Неринг Н. Полевые кормовые культуры (агротехника-затраты труда - кормовая ценность - сбор питательных веществ) / Н. Неринг, Ф. Людекке. - М.: Колос, 1974.
9. Ринькис, Г.Я. Оптимизация минерального питания растений. - Рига, 1972.
10. Перельман, А.Н. Геохимия ландшафта. - М.; Высшая школа, 1975.
11. Ильин В.Б. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области / В.Б. Ильин, А.И. Сысо. - Новосибирск,
Изд-во СО РАН, 2001.
12. Совместный приказ министерства здравоохранения и министерства охраны окружающей среды, 2004. - № 602 от 28 декабря.
13. Ильин, В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991.
14. Колесников, С.И. Влияние загрязнения Ba, Mn, Sb, Sn, Sr, V, W на фитотоксичность чернозема. Агрохимия / С.И. Колесников [и др.], 2009. - № 8.
15. Серегин И.В. Физиологические аспекты токсического действия кадмия и свинца на высшие растения / И.В. Серегин, В.Б. Иванов // Физиология растений. - 2001. - Т. 48. - № 4.
16. Калимова И.Б. Влияние избытка никеля, меди, марганца на корневые системы Hordeum vulgare и Avena sativa / И.Б. Калимова,
И.В. Алексеева-Попова // Тр. Междунар. конф. по анатомии и морфологии растений. - Спб.: Диада. - 1997.
17. Ильин, В.Б. Биогеохимия и агрохимия микроэлементов в южной части Западной Сибири. - Новосибирск: Наука, 1973.
18. Павлов Б.К. Оценка уровней техногенного техногенного накопления тяжелых металлов компонентами растительности лесных экосистем, существенно различающихся геохимическим фоном / Б.К. Павлов, Е.И. Грошева, А.М. Бейм // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем, 1989. - Т. 12.
19. Полевой, В.В. Физиология растений. - М.: Высшая школа, 1989.
20. Брукс, Р.Р. Биологические методы поисков полезных ископаемых. - М.: 1996.
Статья поступила в редакцию 10.11.10
УДК 546.815:543.31:631.445.51
М.С. Панин, М.Т. Койгельдинова, Семипалатинский государственный педагогический институт, Республика Казахстан, г. Семей, E-mail: pur@sgpi.kz
ВЛИЯНИЕ СВИНЦОВОГО И ПОЛИЭЛЕМЕНТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЕМНО-КАШТАНОВОЙ ПОЧВЫ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ФИТОМЕЛИОРАНТОВ, НАКОПЛЕНИЕ И ВЫНОС ИМИ СВИНЦА
В вегетационных опытах изучено накопление РЬ тест-культурами при разных дозах свинцового и полиэлементного загрязнения темнокаштановой почвы. Показано, что ТпРэНит hybridum L. характеризовался сравнительно низким содержанием РЬ относительно других выбранных видов растений. Виды Brassica парш L. и Ауепа sativa L. в значительных количествах накапливали РЬ в условиях свинцового загрязнения в дозе от 1 до 5 ПДК. Побеги Medicago sativa К в наибольшей степени накапливали РЬ при полиэлементном загрязнении темно-каштановой почвы в дозе 1 ПДК, однако характеризовались значительным понижением биомассы.
Ключевые слова: тяжелые металлы, фиторемедиация, моноэлементное и полиэлементное загрязнение, подвижность, биологическая доступность.
Введение. Тяжелые металлы (ТМ) являются сильными стресс-факторами и одним из главных токсикантов, с которым растения все чаще сталкиваются в связи с нарастающим антропогенным воздействием на среду [1]. При этом один из наиболее приоритетных элементов-токсикантов из них, который способен задерживаться в почве от 150 до 5000 лет является свинец [2].
Для минимизации поступления токсичных ТМ в цепи питания необходимо очищение таких загрязненных почв. В настоящее время предлагается использовать «активные» приемы защиты земель и растений от загрязнения - рекультивацию и детоксикацию (физическую, химическую, биологическую). Одной из таких развивающихся и, безусловно, перспективных технологий является фиторемедиация. Фито-
ремедиация - использование растений для удаления, преобразования и стабилизации загрязняющих веществ, локализованных в воде, отложениях или почвах [1].
Целью данного исследования было изучение накопления свинца тест-культурами в условиях модельного загрязнения темно-каштановой почвы.
Объекты и методы исследования. Для опытов были отобраны образцы нормальной среднесуглинистой темнокаштановой почвы пахотного горизонта Семипалатинского Прииртышья Республики Казахстан. Определялись следующие физико-химические показатели данной почвы: содержание гумуса по методу Тюрина со спектрофотометрическим окончанием, pH водной суспензии - потенциометрически, содержание обменных оснований, гранулометрический состав почвы по Качинскому [3], а также оценена буферная устойчивость почвы к загрязнению ТМ по Ильину [4].
Почву предварительно просеивали через сито, с диаметром отверстий 3 мм, тщательно перемешивали и загружали по 1 кг в пластмассовые сосуды. Для моделирования полиэлементного загрязнения нитраты всех элементов (Си, Zn, С(1, РЬ) в виде водных растворов вносили в почву совместно; свинцового загрязнения - раздельно. Дозы металлов соответствовали 1, 3, 5 ПДК в перерасчете на металл (мг/кг): Си=100, 300, 500, Zn=300, 900, 1500, Са=3, 9, 15, РЬ=32, 96, 160 [5] на 1кг воздушно-сухой почвы. Выравнивание фоновым удобрением по азоту не проводилось. Затем почву компостировали в течение 7 дней при комнатной температуре в условиях полной полевой влагоемкости. Постановка вегетационных опытов проведена по методике Журбицкого [6]. Сбор растений производился через 4 недели. Содержание РЬ в почвенных и растительных образцах определяли химическим методом по методике Ринькиса с фотоколориметриче-ским окончанием [7]. Эксперимент осуществлялся в трех-
кратной повторности. Для характеристики распределения элемента между живым веществом и абиотической средой рассчитан коэффициент биологического поглощения (КБП):
КБП =Ср/ Св ,
где Ср - содержание элемента в сухой массе растений, Св- валовое содержание элемента в почве
Результаты и их обсуждение. По агрохимическим показателям нормальная среднесуглинистая темно-каштановая почва является нейтральной (рН=7,11), содержание гумуса -2,57%, физическая глина составляет 15,69%, илистая фракция - 10,2%, ЕКО - 9,63 мг-экв/100г. Степень буферности почвы к загрязнению ТМ по указанным физико-химическим показателем является средней.
Общее содержание РЬ в исходной почве составило 22 мг/кг. Это в 2,2 раза больше кларка элемента в почве (10 мг/кг), в 1,4 раза больше кларка в литосфере (16 мг/кг), в 1,5 раза меньше ПДК (32 мг/кг).
С увеличением уровня загрязнения общее содержание свинца возрастало относительно исходной почвы, при свинцовом и полиэлементном загрязнении соответственно в 2, 5 и 8 раз (таб. 1).
В незагрязненной почве свинец довольно прочно закреплен почвенными компонентами, только 3,02 % элемента от общего количества находится в обменной форме. Относительное содержание элемента в вариантах с раздельным внесением свинца в почву увеличивалась от РЬвод. к РЬкисл..: минимальный уровень загрязнения (1 ПДК) - от 0,06 до 19,1 %, средний (3 ПДК) - от 0,03 % до 28,0 %, максимальный (5 ПДК) - от 0,04 % до 40,2 % .
Таблица 1
Содержание форм соединений РЬ в темно-каштановой почве, мг/кг
Вариант Формы соединений Валовое содержание
1 2 3
Фон 0,03 ± 0,002 0,66 ± 0,03 1,20 ± 0,05 22,0 ± 1,32
Моноэлементное загрязнение
РЬ 1 ПДК 0,03 ± 0,002 0,73 ± 0,03 10,0 ± 0,51 52,4 ± 3,66
РЬ 3 ПДК 0,04 ± 0,003 2,12 ± 0,07 32,9 ± 2,01 117,5 ± 6,70
РЬ 5 ПДК 0,07 ± 0,004 5,30 ± 0,22 69,1 ± 4, ,18 171,8 ± 9,20
Полиэлементное загрязнение
1 ПДК 0,01 ± 0,0004 1,00 ± 0,06 13,7 ± 0,57 50,8 ± 3,56
3 ПДК 0,03 ± 0,002 4,30 ± 0,17 42,0 ± 2,36 116,5 ± 5,34
5 ПДК 0,08 ± 0,005 7,26 ± 0,28 84,6 ± 4,8 168,5 ± 10,4
Примечание: 1 - водорастворимая форма (Н20), 2 - обменная форма (СН3СООМН4с pH 4,8), 3 - кислоторастворимая форма (1 н. раствор НС1). * Среднее значение±стандартное отклонение
В вариантах с различной полиметалльной нагрузкой на почву накопление процентного содержания РЬ по формам имела аналогичный характер, однако степень выраженности происходящих изменений возрастала с увеличением загрязнения. При этом процентное содержание РЬ от общего количества увеличивалось от водорастворимой формы к кислото-
растворимой в дозе 1 ПДК - от 0,02 до 27,0%; 3 ПДК - от
0,03 до 36,1%; 5 ПДК - от 0,08 до 50,2% .
Изменение содержания форм соединений свинца при свинцовом загрязнении темно-каштановой почвы происходило следующим образом: свинец довольно хорошо закреп-
лялся почвой и лишь малая часть этого поллютанта, была, представлена водорастворимыми формами (таб. 1).
Полученные данные свидетельствуют, что для данного элемента характерна более низкая подвижность в почве и накопление в формах недоступных для поглощения растениями.
Изменения, произошедшие в почве в условиях моно- и полиэлементного загрязнения ТМ от 1 до 5 ПДК не могли не повлиять на биопродуктивность исследуемых культур.
Согласно литературным данным [8] известно, что токсичное действие ТМ на растения проявляется в общей задержке роста, некрозах, хлорозах, отмирании листьев и, как правило, снижение их общей продуктивности. Обращает на себя внимание, что из всех вышеуказанных симптомов фитотоксичности в нашем исследовании в наибольшей степени по мере увеличения уровня загрязнения почвы выявлено снижение прироста биомассы проростков относительно контроля.
Отмечено, что ярко выраженное токсическое действие по отношению к исследуемым видам растений наблюдалось при полиэлементной нагрузке на почву в дозе 3 ПДК. Так, в случае аналогичного вида загрязнения в дозе 5 ПДК зафиксирована гибель всходов на ранних этапах онтогенеза проростков всех исследуемых видов растений (рис. 1).
Следует отметить, что минимальная доза (1 ПДК) свинцового загрязнения не только не оказала заметного токсического воздействия на выбранные культуры, но и стимулировало накопление надземной биомассы проростков Avena 8а1эта Ь. и ТпМшт ИуЬп&т Ь. в среднем на 18% относительно контроля. Аналогичная картина наблюдалась для побегов Avena 8а1эта Ь. в вариантах свинцового загрязнения в почве в дозе 3 ПДК, а также при полиэлементном загрязнении в дозе 1 ПДК. Исключение составил вариант с Вга88ь са вдрш Ь. для побегов которого зафиксировано незначительное снижение биомассы (рис. 1).
Результаты опыта показали, что с увеличением доз загрязнения свинцом увеличивалось поглощение их растениями (табл.2).
Содержание РЬ в контрольных растениях изучаемых видов варьировало для надземной части в пределах 0,73-2,31 мг/кг, а для корневой части в пределах 1,80-5,10 мг/кг. Обычно среднее содержание свинца в растительности континентов составляет 2,5 мг/кг, а его токсичное содержание по данным работы [9] находится в пределах 30-300 мг/кг сухой массы.
Так при моноэлементном внесении РЬ в почву в дозе 1 ПДК исследуемые растения по накоплению этого элемента располагались следующим образом.
Таблица 2
Содержание свинца в воздушно-сухой биомассе ТпМшт ИуЬп^т Ь., Medicago 8а1эта Ь., Вга88ка вдрш Ь., Avena 8а1эта Ь.
при различных вариантах загрязнения, мг/кг сухой массы
Вариант Trifolium hybridum L. Medicago sativa L. Brassica napus L. Avena sativa L. Валовое содержание в почве
мг/кг мг/кг мг/кг мг/кг мг/кг
1 2 3 4 5 6
Контроль 0,73 + 0,01 1,80 + 0,04 1,25 + 0,03 2,30 + 0,11 2,31 + 0,07 5,10 + 0,26 1,45 + 0,03 1,80 + 0,08 22,0 + 0,74
Моноэлементное загрязнение
РЬ-1ПДК 2,70 + 0,09 6,20 + 0,30 3,84 + 0,15 7,80 + 0,41 6,40 + 0,31 10,1 + 0,47 2,67 + 0,11 11,2 + 0,58 52,40 +1,90
РЬ-3ПДК 3,73 + 0,10 12,90 + 0,67 6,70 + 0,190 14,4 + 0,78 16,6 + 0,45 29,2 + 0,78 9,10 + 0,12 17,5 + 0,74 117,5 + 7,86
РЬ-5ПДК 5,20 + 0,17 16,8 +1,10 8,20 + 0,31 16,9 + 0,90 35,8 +1,31 50,5 + 2,06 20,4 + 0,11 35,0 +1,14 171,8 +12,4
Полиэлементное загрязнение
1ПДК 3,51 + 0,10 9,20 + 0,53 5,14 + 0,19 11,0 + 0,62 4,40 + 0,12 8,02 + 0,25 4,10 + 0,15 18,0 + 0,82 50,8 + 3,10
3ПДК 50,8 +1,92 112 + 3,64 21,0 + 0,76 49,3 + 3,28 116,5 ± 9,32
5ПДК - - - - 168,4 +12,8
Примечание: * (среднее значение ± стандартное отклонение); в числителе - содержание РЬ в надземной части; в знаменателе - содержание РЬ в корнях;-------------------------------гибель растений.
Для надземной части:
В. парш L.> М. sativa L. >А. sativa L. >Т. hybridum L. Для корневой части:
А. sativa L. >В. napus L.> М. sativa L.>T. hybridum L.
Отмеченные уровни содержания РЬ в побегах изучаемых культур при минимальной дозе (1 ПДК) свинцового загрязнения были на уровне или незначительно превышали его нормальные концентрации. Лишь накопление РЬ в побегах В. вдрш Ь. отмечались значительным повышением прибли-
зительно в 3 раза величин среднего содержания этого металла в растениях (среднее содержание в растительности континентов - 2,5 мг/кг сухой массы).
При моноэлементном внесении РЬ в почву в дозе 3 ПДК изучаемые культуры по накоплению свинца образуют следующий ряд:
В. парш L. >А. sativa L. >М. sativa L. >Т. hybridum L.
Аналогичный ряд характерен для корневой части.
Из представленных данных в таблице 1, видно, что значения РЬ в надземной части проростков были ниже ПДК, разработанных для кормов (25 мг/кг). При этом для растений Т. hybridum L. в 7 раз, для М. sativa L. в 4 раза, для В. парш L. в 1,5 раза, для А. sativa L. в 3 раза.
В условиях максимальной свинцовой нагрузки на почву в дозе 5 ПДК, по содержанию РЬ в надземной части рассматриваемые виды можно расположить в следующий ряд в порядке убывания:
В. парш L. >А. sativa L.>M. sativa L.>T. hybridum L.
Накопление РЬ в побегах культур было ниже ПДК (25 мг/кг) в 5 раз - для Т. hybridum L.., в 3 раза - для М. sativa L., в 1,2 раза - для А. sativa L. Исключение составил вариант с В.парш L. в побегах, которых наблюдалось превышение ПДК РЬ для кормов в 1,4 раза.
Обращает на себя внимание, то, что при всех уровнях свинцового загрязнения почвы наибольшее накопление металла отмечено для проростков В. парш L. а наименьшее для проростков Т. hybridum L. Причем, указанные дозы загрязнения почвы не оказывали существенного угнетающего воздействия на показатели биомассы проростков В. парш L., т.е. они оставались на оптимальном уровне.
Важно отметить, что при всех уровнях свинцового загрязнения почвы, содержание РЬ в побегах исследуемых культур были значительно ниже ПДК. Превышение ПДК наблюдалось только в варианте максимальной дозы внесения РЬ в почву для проростков вида В. парш .
При полиэлементном загрязнении почвы в дозе 1 ПДК по накоплению свинца используемые нами виды растений располагались:
Для надземной части:
М. sativa L. >В. napus L. >А. sativa L.>T. hybridum L.
Для корневой части:
A. sativa L.>M. sativa L.> Т. hybridum L.>B. napus L.
Характер взаимодействия ТМ в почве при их совместном внесении и особенности накопления РЬ изучаемыми культурами привели к увеличению содержания этого элемента в побегах относительно контроля в 5 раз для T.hybridum L., в 4 раза для М. sativa L., в 2 раза для В. парш L., в 3 раза для А. sativa L.
При полиэлементном загрязнении почвы в дозе 3 ПДК по накоплению свинца изучаемые виды, как для побегов, так и для корней представлены следующим рядом:
B.парш L. >A.sativa L.
Данный уровень нагрузки на почву приводил к токсичному содержанию РЬ в проростках В. парш L. (50,8 мг/кг в побегах, при диапазоне избыточных содержании 30300 мг/кг сухого вещества). Как уже было отмечено, проростки В.парш L. и А^га L. при этом понижали свою продуктивность.
В вышеотмеченных результатов модельного опыта, видно, что характер аккумуляции ТМ растениями при их совме-
стном внесении в почву изменился по сравнению с внесением их раздельно. Содержание Pb в условиях совместного внесения ТМ в дозе 1 ПДК было в среднем в 1,4 раза достоверно больше, чем в корнях и надземной биомассе M.sativa L., чем в аналогичном варианте с раздельным внесением. Подобная закономерность была выявлена в надземной части A.sativa L. и T.hybridum L. - увеличение накопления Pb при полиэлементном внесении ТМ (1 ПДК) по сравнению с мо-ноэлементным внесением Pb в 1,3 и 1,5 раза соответственно.
Полиэлементная нагрузка на почву (1 ПДК) достоверно понижало поглощение Pb растениями B. napus L. в сравнении той же дозы свинцового загрязнения. При этом уменьшение Pb для надземной и корневой биомассы составило в 1,5 и 1,3 раза соответственно.
О степени доступности свинца для выбранных видов растений и поведении в системе почва-растение косвенно позволяет судить коэффициент биологического поглощения (КБП).
В вариантах опыта свинец является элементом слабого накопления и среднего захвата, КБП в основном составляет в основном от 0,1 до 1,0 (рис. 2).
Более высокие показатели были характерны для Brassica napus L., где свинец соответствовал нижней границе сильно накопляемых элементов от 1,0-10,0. Следует отметить, что коэффициенты биологического поглощения, рассчитанные для корней (рис. 3) свидетельствуют о возрастании накопления свинца по сравнению с побегами. Таким образом, выявлено, что по сравнению с другими элементами свинец накапливался в побегах большинства выбранных видов в наименьшей степени, о чем свидетельствует уровень их КБП.
Для практического применения технологии фиторемедиации важное значение имеет оценка величин не столько концентрации ТМ в растениях, а определение фактического выноса металла из почвы (рис.4).
Шибольший вынос Pb среди изучаемых культур в вариантах свинцового загрязнения был выявлен для Brassica na-pus L., наименьший для Trifolium hybridum L. При сравнении полиэлементного и моноэлементного видов загрязнения видно, что в случае совместного внесения металлов вынос свинца исследуемыми культурами снижался, за исключением Avena sativa L.
В целом, вегетационные опыты свидетельствуют о том, что свинец показал себя как элемент с низкой биологической доступностью, так как общий вынос элемента оставался на уровне сотых долей процента от внесенной дозы свинца в почве.
Выводы
1. При свинцовом загрязнении темно-каштановой почвы Pb довольно хорошо закрепляется почвой, и лишь малая часть этого поллютанта, представлена водорастворимыми формами. При этом установлено, что для данного элемента характерна низкая подвижность в почве и накопление в формах недоступных для поглощения растениями.
2. Исследуемые культуры различались по степени накопления свинца:
• Установлено, что Trifolium hybridum L. характеризуется сравнительно низким содержанием Pb относительно других выбранных видов растений. Полиэлементное загрязнение почвы в дозе 1 ПДК, а также свинцовое загрязнение в дозе 5 ПДК значительно угнетали ростовые процессы расте-
ний Trifolium hybridum L., а в дозе 3 и 5 ПДК приводили к их гибели.
• В условиях полиэлементного загрязнения почвы в дозе 1 ПДК из всех выбранных культур в наибольшей степени накапливали Pb побеги Medicago sativa L. Однако данный вид не может быть рекомендован для проведения фитоэкстракции, так как из-за низкой биомассы при полевых исследованиях, возможно, будет характеризоваться невысоким выносом из почвы.
• Brassica napus L. характеризуется относительно других выбранных видов растений самой высокой концентраци-
ей РЬ в вариантах свинцового загрязнения почвы в дозе от 1 до 5 ПДК. В аналогичных условиях наибольшее отчуждение свинца выявлено также для побегов данного вида.
• У Avena sativa К выражена способность в значительных количествах накапливать свинец в условиях моно-элементного внесения РЬ в почву. Следует отметить, что данная культура толерантна к воздействию моно- и поли-элементного загрязнения в дозе от 1 до 5 ПДК, т.е. отличается оптимальной биомассой.
Приложение
Поли 5 ПДК Поли 3 ПДК Поли 1 ПДК Pb 5 ПДК Pb 3 ПДК Pb 1 ПДК
-80 -60 -40 -20 0 20 40
Ш Trifolium hybridum L.
□ Medicago sativa L.
■ Brassica napus L.
□ Avena sativa L.
Рис. 1. Процент снижения и увеличения от контроля сухой биомассы побегов Trifolium hybridum L., Medicago sativa L., Brassica napus L., Avena sativa L. в зависимости от вида загрязнения темно-каштановой почв
Побеги
□ Trifolium hybridum L ■ Medicago sativa L □ Brassica napus L. m Avena sativa L
Рис. 2. Коэффициенты биологического поглощения (КБП) свинца для побегов Trifolium hybridum L., Medicago sativa L., Brassica napus L., Avena sativa L. при свинцовом и полиэлементном загрязнении темно-каштановой почвы
Корни
6П
□ Trifolium hybridum L ■ Medicago sativa L 0 Brassica napus L. E3 Avena sativa L.
Рис. 3. Коэффициенты биологического поглощения (КБП) свинца для побегов ТпМшт hybridum L., Medicago sativa L., Brassica napus L., Avena sativa L. при свинцовом и полиэлементном загрязнении темно-каштановой почвы
Побеги
Trifolium hybridum L. —■— Medicago sati^ L. —*—Brassica napus L. —x—A^na sati^ L.
Рис. 4. Вынос Pb (мкг/сосуд) сухой биомассой побегов Trifolium hybridum L.,
Medicago sativa L., Brassica napus L., Avena sativa L. при свинцовом и полиэлементном загрязнении темно-каштановой поч-
вы. Примечание: Поли-5 ПДК - гибель растений
Библиографический список
1. Башмаков, Д.И. Эколого-физиологические аспекты аккумуляции и распределения тяжелых металлов у высших растений / Д.И. Башмаков, А.С. Лукаткин. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2009.
2. Shaw, B.R., Prasad M.N., Jha V.K, Sahu B.B. Detoxification/ defense mechanisms in metal-exposed plants// Trace elements in the environment: biogeochemistry, biotechnology, and bioremediation / CRC Press, Taylor& Fransis Group, 2006.
3. Агрохимические методы исследования почв. - М.: Наука, 1975.
4. Ильин, В.Б. Оценка буферности почв по отношению к тяжелым металлам // Агрохимия. - 1995. - № 10.
5. Kloke, A. Richtwerte 80. Orientirugsdaten fur tolerierbare einiger Elemente in Kulturboden // Mittailungen des VDLUFA. - 1980. - Bd. II. -
H. 1-3.
6. Журбицкий, З.И. Теория и практика вегетационного метода. - М.: Наука, 1968.
7. Ринькис, Г.Я. Методы ускоренного колориметрического определения микроэлементов биологических объектов. - Рига: Зинатне, 1987.
8. Алексеев, Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. - Л.: Агропромиздат, 1987.
9. Кабата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях / А. Кабата-Пендиас, Х. Пендиас. - М.: Мир, 1989.
Статья поступила в редакцию 10.11.10
УДК 551.336
С.Ю. Самойлова, м.н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, E-mail: bastet@iwep.asu.ru
ДЕПРЕССИЯ СНЕГОВОЙ ГРАНИЦЫ ГОРНЫХ ЛЕДНИКОВ В МАКСИМУМ ПОСЛЕДНЕГО ПОХОЛОДАНИЯ (ПОЗДНИЙ ПЛЕЙСТОЦЕН), И ВОЗМОЖНОСТИ ЕЕ ОЦЕНКИ
Депрессия снеговой границы - ключевой показатель для реконструкции параметров древнего оледенения. Рассмотрена возможность ее оценки на максимум последнего похолодания с помощью имеющихся данных о современных ледниках, в частности, абляции-аккумуляции на высоте границы питания.
Ключевые слова: ледник, поздний плейстоцен, граница питания, абляция-аккумуляция.
В последние десятилетия особую актуальность приобрели исследования природных процессов, происходящих под влиянием климатических изменений. Ледники и следы их геологической деятельности являются одним из основных объектов исследования при реконструкции палеоклимата.
В основе палеогеографических реконструкций лежит принцип актуализма. В соответствии с ним изменение природной среды в геологическом прошлом было связано с действием тех же природных процессов, которые характерны и для современной эпохи, в связи с этим события и явления прошлого поддаются объяснению на базе тех сил и явлений, которые наблюдаются в настоящее время [1]. Наиболее информативным гляциологическим индикатором климата служит средняя по леднику или их группе высота границы питания, на которой аккумуляция снега, зависящая от твердых осадков и их концентрации ветром и лавинами равна его абляции (таянию и балансу испарение-конденсация). В эпохи глобальных похолоданий обширные территории оказывались выше этой линии, что благоприятствовало формированию ледников значительно больших размеров, чем современные. Положение границы питания, или снеговой линии, древних ледников в периоды похолоданий устанавливается по их следам в рельефе (если возможно уверенно отнести их к той или иной стадии оледенения). Ее высота определяется на основе полевых или дистанционных измерений, но чаще по топографическим картам как средневзвешенная высота ледника (метод Куровского), либо по смене рисунка изогипс, выпуклых в области абляции на вогнутые в области аккумуляции - метод Гефера [1; 2]. Разность высоты древней и современной снеговой линии (депрессия снеговой линии) является ключевым показателем для палеогляциологических реконструкций.
Исходные материалы и методы исследований. Для реконструкции оледенения Алтая на максимум последнего похолодания был предложен метод имитационного моделирования [3]. На основе модели баланса современных ледников, составленной по материалам натурных наблюдений в шести ледниковых долинах рассмотрен баланс ледников периода максимума последнего похолодания и их дегляциа-ции. Были установлены зависимости депрессии снеговой
границы и ледникового коэффициента (отношение площадей фирнового бассейна и языка ледника) от абляции-аккумуляции на высоте современной снеговой границы (рис. 1), что позволило реконструировать параметры других ледников Алтая, в долинах которых подробные гляциологические работы не проводились и интерпретация геоморфологических следов оледенения затруднена.
Наиболее резкую критику данной модели вызвала различная величина депрессии фирновой линии в одной горной стране [4]. Однако еще в 1965 г. Л.Н. Ивановский отметил: «Подобное различие депрессии снеговой линии в разных климатических условиях не является для науки новым. У нас первым на это особое внимание обратил К.К. Марков (1937), который считает, что недоучет местных условий приводит к серьезным ошибкам при реставрации ледников прошлого. В настоящее время весьма интересные сравнения по величинам депрессии снеговой линии для разных горных хребтов Европы и Азии сделал Н.М. Сватков (1962). В приведенных им цифрах, взятых из иностранных и советских работ, ясно видно возрастание депрессии снеговой линии в морском климате и уменьшение её при нарастании континентально-сти климата» [5, с. 63].
И.М. Лебедевой была проведена реконструкция климата в эпоху последнего похолодания для Высокой Азии (территория, включающая Памиро-Алай, Гиндукуш, Куньлунь, Гималаи, Памирское и Тибетское нагорья). Автором была обоснована зависимость средней летней температуры и депрессии снеговой границы. Оказалось, что коэффициент корреляции линейной связи депрессии и средней летней температуры для Памира равен 0,98, для Куньлунь-Тибет-Гималайского региона - 0,95 [6]. Известно, что средняя летняя температура воздуха на ледниковой поверхности является главным показателем при определении суммарной абляции и, соответственно, аккумуляции на высоте границы питания [2].
Для оценки связи абляции-аккумуляции и депрессии снеговой границы в максимум последнего похолодания применялся картографический метод. В качестве исходных данных использовались опубликованные в работе [6] поля депрессии снеговой границы Куньлунь-Тибет-Гималайского
