На загрязненных участках под влиянием техногенеза почвы обогащаются тяжелыми металлами и в результате содержат почти в 70 раз больше мышьяка и в 50-130 раз больше кадмия, чем фоновые почвы. Близкие значения отмечены для Ni, Cu и Pb, содержание которых было больше соответственно в 69, 41 и 43 раза.
   Закономерности пространственного распределения мышьяка, кадмия, никеля, меди и свинца в загрязненных почвах показывают, что особенно сильно загрязняются почвы, примыкающие к начальным частям техногенных потоков. С расстоянием количество тяжелых металлов в почвах убывает. Однако даже в краевых частях техногенных потоков содержание мышьяка значительно превышает его фоновый уровень.
   По сравнению с консервативными компонентами экосистемы (почва, растительность, литогенная основа), отражающими преимущественно изменение элементного состава, лизиметрические растворы являются информативными геохимическими показателями техногенной трансформации ландшафта, поскольку позволяют получить информацию о специфике техногенной трансформации внутрисистемных процессов.
   Характер изменения химического состава лизиметрических растворов по сравнению с фоновым дает возможность установить наиболее ранние стадии перехода экосистемы из категории фоновых в техногенные и представляет собой один из важнейших геохимических показателей степени техногенной трансформации ландшафта. Подтверждение тому - расчеты биогеохимических параметров, которые позволили выявить перемещения химических элементов в рядах их содержаний в лизиметрических фильтратах относительно валовых содержаний в почвах (табл.2). Так, As в ряду элементов в фильтратах переместился на первое место, в почве же он находится на четвертом месте, Cu с последнего места переместился на среднее, что указывает на сравнительно большую подвижность As и Cu в техноэкосистеме. Чтобы численно определить эти различия, рассчитали "наблюдаемые отношения", согласно которым исследуемые элементы по миграционной способности располагаются в следующий нисходящий ряд, соответствующий рядам биологического поглощения их растениями: As=Mn=Cu=Ni(n) > Fe(0,n) > Ti=Pb(0,0n)

                                                                                                      Таблица 2
Ряды содержаний элементов в инфильтрационных водах, почвах и
по кларкам литосферы в техногенной экосистеме

   Из-за высоких концентраций тяжелых металлов в почвах и лизиметрических водах почвы практически полностью потеряли хозяйственную пригодность, а окружающие территории превратились в техногенную пустыню.
   Как показали изучение миграции тяжелых металлов и оценка состояния почв, буферные возможности экосистем по отношению к техногенному воздействию наиболее полно проявляются только при сохранении ее структурной целостности, прежде всего биотических компонентов, в частности, растительности, обеспечивающей нормальное функционирование экосистемы. Анализ состояния растительного покрова и элементного состава растений в изучаемой зоне показал, что под влиянием техногенного загрязнения происходит как угнетение, так и уничтожение растительной биоты. Реальной причиной высокого уровня концентраций металлов в растениях зоны техногенеза является интенсивное корневое поглощение техногенных элементов в условиях высокоаномального их содержания в почвах. При этом вопрос о возможностях растений контролировать поглощение тяжелых металлов до сих пор остается открытым, поскольку эксперименты не дают однозначного ответа [7,1].
   Резкое увеличение количества металлов, поступающего в экосистему, приводит не только к изменению микроэлементного состава растений, но и к нарушениям в состоянии и функционировании растений. Объективными показателями в этом отношении являются не сами концентрации металлов, а отношения элементов, отражающие степень диспропорции в микроэлементном обеспечении процессов метаболизма (табл.3). Отношение Fe/Mn в травах находится в интервале 1.2-7.1, при этом в фоновых условиях 1.2-3.6, а в техногенных 3.8-7.1. Здесь прослеживается достаточно четкая тенденция возрастания диспропорции Fe и Mn в зависимости от техногенного воздействия. Наиболее резко меняется отношение As/V (отношение токсичного металла и биофильного), которое находится в пределах 0.1-3.9, увеличиваясь в зависимости от техногенного воздействия. Диспропорция отмечается и для Cu/Mo и Pb/Co. Причем эти показатели в фоновых условиях не повышаются, а заметно снижаются в связи с опережающим накоплением ванадия, молибдена и кобальта в растениях.

                                                                                              Таблица 3
Количественные соотношения тяжелых металлов в кормовых травах

   В сезонной динамике в течение вегетационного периода прослеживается четкая тенденция увеличения процентного содержания сухого вещества в травах по отношению к сырому весу: в фоновых условиях эта величина находится в пределах 32.8-35.2, в техногенных - 39.7-43.2%. Эти различия свидетельствуют о нарушении водного баланса растений и снижении обводненности растительной ткани зоны техногенеза, что может быть связано с токсическим действием избытка тяжелых металлов.
   Анализ емкости потоков тяжелых металлов в растительном сообществе с участием Agropyron cristatum (L.) Beanv., Poa bulbosa L., Melilotus officinalis (L.) Pall., Glycyrrhiza glabra L., Artemisia fragrans Willd., Atriplex tatarica L. и др. показывает, что за пределы экосистемы с надземной массой растений отчуждается лишь 23.8%, а возвращается в почву и включается в биогеохимическую цикличность 76.2% (рисунок). Анализ роли отдельных структурных компонентов в составе потока органической биомассы показывает, что корнями возвращается значительное количество тяжелых металлов - 68.5% от общих запасов элементов, вовлеченных в биогеохимический поток. Значительный удельный вес биомассы корней в структуре потока, повторно поступающей в почву, связан с высоким уровнем абсолютного содержания элементов в биомассе корней. С биомассой трухи и стерни поступает в почву незначительная часть тяжелых металлов, при этом роль биомассы трухи в потоке элементов невелика и составляет не более 10%.

   Анализ баланса химических элементов нескомпенсированность их биогенных потоков, отчуждаемых за пределы экосистемы и повторно поступающих в почву, что приводит к существенно более высокой концентрации тяжелых металлов в корнях растений и соответственно в почве.
   Таким образом, выявленные нами закономерности емкости потоков химических элементов и баланса, расчеты биогеохимических параметров показали, что почвы зоны техногенеза практически аномальны и техногенная трансформация экосистемы идет в сторону деградации и опустынивания.
   Предложенный методологический подход, основанный на концепции биогеохимической цикличности, позволяет на ранней стадии процесса опустынивания достаточно оперативно оценить состояние техноэкосистемы и разработать мероприятия по предупреждению процесса опустынивания и оптимизации экосистемы в целом.
   Следует отметить, что мы еще не знаем точных границ всего круга вопросов, подлежащих исследованию для получения полной экологической характеристики процесса опустынивания. Необходимо расширить круг вопросов, характеризующих механизм этого процесса с тем, чтобы добиться полной оценки процесса и выявить наиболее важные показатели.
   Разносторонние комплексные данные геоэкологической характеристики необходимы не только для научно обснованного прогноза процесса опустынивания, но и для разработки перспективных направлений рационального использования экосистем.

   Центр эколого-ноосферных исследований НАН РА.

   1. Шуберт Р. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем. М. Мир. 1988. 348 с.
   2. Ревазян Р. Г. Биогеохимическая цикличность как функциональный критерий устойчивости экосистем. Автореф. докт. дис. 2002. 54 с.
   3. Ревазян Р. Г. - ДНАН Армении. 1998. Т. 98. N 4. С. 357-362.
   4. Ревазян Р. Г. - ДНАН Армении. 1993. Т. 94. N 3. С. 165-172.
   5. Перельман А. И. Геохимия ландшафта. М. 1975. 342 с.
   6. Григорян С. Б. Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территории химическими элементами. М. ИМГРЭ. 1984.
   7. Либберт Э. Экология растений. М. 1976. 584 с.