2. Химические воздействия на биоценозы

Было время, когда считалось, что могущество химии, например, в сельском и лесном хозяйстве безгранично. Вскоре, однако, возникло множество ситуаций, послуживших П. Дювиньо и М. Тангу (1973) основанием для заявления: "...экологи обязаны умерить рвение химиков..." (с. 241). Такая постановка вопроса вряд ли справедлива. Не в противопоставлении эколога химику, а в объединении их усилий залог успешного решения многих проблем. Здесь нет надобности приводить многочисленные примеры и анализировать ошибки, допущенные в химических воздействиях на биоценозы, поскольку это уже сделано и делается в огромном количестве научных публикаций. Гораздо важнее обсудить некоторые общие моменты, либо недооцениваемые, либо часто упускаемые из виду. Иными словами, полезно еще и еще раз продумать логику воздействия на биоценозы и встречные реакции биоценозов.

Как уже отмечалось, по отношению к естественному транспорту минеральных и органических веществ, непрерывно совершающемуся в природе, все биогеоценозы могут быть подразделены на три типа: биогеоценозы, для которых преобладающей тенденцией является вынос материала; биогеоценозы, в которых приток и вынос веществ относительно сбалансированы (транзит материалов); биогеоценозы, для которых в валовом выражении характерно накопление материала. При более строгом подходе, который убедительно демонстрируется В. М. Фридландом (1972, 1975), характерную мозаику микроучастков трех перечисленных типов можно обнаружить в пределах одного и того же биогеоценоза. Последнее обстоятельство особенно актуально для агробиогеоценозов: в интересах прогрессивной технологии земледелия массивы все более укрупняются, а значит, становятся все более неоднородными в биолого-почвенном отношении.

Чтобы экологически грамотно выбрать вид удобрения для какого-либо сельскохозяйственного участка, прежде всего нужно решить, к какому из упомянутых типов он относится. На участках, где преобладает вынос или транзит материала, следует определить направление стока. Естественные водоприемники стока с удобряемых полей необходимо как-то ограждать от взвешенных и растворенных в этом стоке веществ, чтобы предотвратить и остановить угрожающую деградацию качества воды в реках и состояния водных экосистем. В США, например, в среду вносится ежегодно около 500 тыс. т только токсичных препаратов, и комиссия Академии наук США пришла к заключению (1976), что сельское хозяйство, в частности, в Калифорнии является в настоящее время самым вредным для здоровья человека занятием.

Если без удобрений современное интенсивное хозяйство успешно развиваться не может и проблема заключается лишь в их экологически грамотном применении, то к биоцидам (гербицидам, пестицидам, инсектицидам, альгицидам и т. п.) экологи, как правило, относятся с большой осторожностью. Дело не только в том, что все эти вещества высокотоксичны. Гораздо более серьезная проблема та, что они в противоположность удобрениям применяются преимущественно в сложных по своей структурно-функциональной организации полидоминантных, разновозрастных и многовидовых сообществах, жизнедеятельность которых и без "грубого" химического вмешательства в большинстве случаев еще далеко не изучена, и здесь нужна крайняя осторожность.

Первые опыты по использованию химических средств для борьбы с сорными растениями в сельском хозяйстве и при лесовыращивании начались в последние десятилетия прошлого века (Шутов, Козлова и др., 1967). В качестве гербицидов и арборицидов (веществ, губительных для древесных растений) испытаны десятки тысяч препаратов и сотни отобраны для широкой практики. Преимущества химических методов борьбы с нежелательными компонентами сообществ по сравнению с механическими приемами вполне очевидны. Главное из них состоит в том, что обработку сообществ химическими веществами можно высоко механизировать, а следовательно, за короткие агротехнические сроки производить на громадных площадях. Гербициды избирательного (селективного) действия позволяют "наносить удары" по отдельным видам. Гербициды общеистребительного (сплошного) действия уничтожают все растения, что может быть самоцелью при подготовке площадей под лесные питомники, экспериментальные посевы и т. п. Американские стратеги, например, не преминули "испытать" в качестве экологического оружия смеси гербицидов последнего типа в ходе преступной войны во Вьетнаме: за период с 1961 по 1971 г. там было рассеяно более 72 тыс. м³ гербицидов на площади 1709 тыс. га (Смирнов, 1981). Результаты такого "эксперимента" можно будет снимать на протяжении еще многих десятков лет.

Избирательность действия гербицида относительна, все зависит от дозы, места и времени его внесения в почву... "Принцип биологического накопления" (вещества в цепях питания) никто не отменял, поэтому не следует удивляться, когда вдруг обнаруживается, что содержание ядовитого препарата ДДТ в грудном молоке американских женщин в некоторых местностях в 3 - 10 раз превышает норму, установленную федеральным правительством для коровьего молока, поступающего в продажу (об этом факте сообщали американские журналы более 10 лет назад). По новейшим данным из тех же источников, сельхозкультурам США наносят ощутимый вред около 160 видов бактерий, 250 видов вирусов, 8000 видов грибков и 2000 видов растений (Science, 1982, v. 215, N 4529, р. 134). Отсюда ясно, с какими сложностями соприкасается практическое применение даже самых "безобидных" химических средств воздействия на естественные и культурные биоценозы.

Всем известно, каким серьезным бедствием и все более распространенным явлением становится "цветение" воды, т. е. массовое размножение в некоторых водоемах одноклеточных синезеленых водорослей. Л. П. Брагинским (1977) проведен анализ возможностей применения химических средств (альгицидов) в борьбе с этим явлением в водохранилищах. Автор сообщает, что американские специалисты испытали на ЭВМ в качестве альгицидов около 100 000 известных науке органических веществ. Машина отобрала из них всего 7 веществ, которые отвечали общим стандартным требованиям для этих целей. Пять из этих веществ были забракованы по различным причинам при экспериментальной проверке их действия. Оставшиеся два вещества оказались гораздо более опасными для человека и животных, нежели для пресловутых синезеленых водорослей... Характерен вывод самого Л. П. Брагинского: к идеалу "селективного альгицида" ближе всего стоят фитонциды высших водных растений. Л. П. Брагинский привел массу наших отечественных экспериментальных данных, большинство из которых в дедуктивной постановке вопроса перед ЭВМ могло бы просто ужесточить общие требования к характеристикам "идеальных" альгицидов.

В последние годы открыты феромоны - летучие вещества, которыми самки насекомых привлекают самцов, и простагландины - соединения, которые в принципе управляют естественным синтезом феромонов. Эти выдающиеся открытия намечают необозримые перспективы в управлении жизнедеятельностью природных экосистем.

По-видимому, есть уже достаточно оснований утверждать, что успех в применении химических препаратов против какого-либо отдельного компонента биоценоза тем надежнее, чем дальше этот компонент стоит от начала биоценологической пищевой цепи. В противном случае в силу эффектов накопления последствия могут быть самые неожиданные, в том числе и для человека.

Нами было исследовано воздействие тальковой пыли на древесную растительность в прилегающих лесных биогеоценозах. Было установлено, что в зоне распространения этой пыли на деревьях сосны, лиственницы и березы заметно возрастает частота возникновения так называемых "ведьминых метел". "Ведьмина метла" представляет собой пучки укороченных и бурно ветвящихся побегов с укороченной хвоей, обильно усыпанных мелкими шишками (у сосны и лиственницы). Было доказано, в частности, что "ведьмины метлы" отличаются чисто женской сексуализацией, т. е. на них образуются только женские генеративные органы. Было исследовано семенное потомство "ведьминых метел" у сосны: установлена его повышенная жизнеспособность (в опыте), показано расщепление признаков (из 50% семян с "ведьминой метлы" получаются нормальные растения, а другие 50% наследуют все признаки исходной "ведьминой метлы"). Таким образом, потомство "ведьминых метел" неизбежно "засоряет" местную популяцию сосны растениями с заведомо патологическими и наследуемыми (даже тиражируемыми) уклонениями от нормального генотипа.

Наше сообщение (Плотников, Семериков, 1976) заинтересовало экологов, генетиков и даже фармацевтов. Действительно, тальк (водный силикат магния (Mg₃ [Si₄O₁₀] [OH]₂)), как известно, является весьма нейтральным веществом и широко применяется в бумажной, резиновой, парфюмерной и пищевой промышленности, а также в медицине и в сельском хозяйстве. И вдруг такой неожиданный эффект... Неужели он обладает какими-то канцерогенными свойствами? Разумеется, нет. Не содержится в нем и каких-либо добавок. Механизм действия талька в данном случае представляется следующим. Органы растений в естественных условиях очень часто повреждаются, хотя бы сильным ветром, морозами или животными. У растений при этом выделяются так называемые раневые гормоны, и повреждения быстро устраняются. Регенерационная способность тканей растений колоссальна. Тончайшая тальковая пыль, по-видимому, чисто механически блокирует нормальное заживление ран, и в них успевают проникнуть всевозможные вирусы, бактерии, микроскопические грибы (актиномицеты), мелкие насекомые и даже какие-нибудь действительно канцерогенные вещества, которые и являются истинными возбудителями тератологического эффекта (образования "ведьминой метлы"). В пользу этого объяснения говорил и тот факт, что в зоне воздействия выбросов талька существенно сокращена продолжительность жизни древесной хвои: тальковая пыль буквально забивает весь ассимиляционный аппарат растений. Аналогичное явление можно наблюдать и просто в лесных полосах вдоль оживленных автодорог...

Этот пример достаточно наглядно показывает, как даже самый безобидный фактор может иметь огромное экологическое значение.