3. Химические проявления биоценозов по отношению к смежным биоценозам и окружающей среде

"Каждый биогеоценоз так или иначе влияет на другие биогеоценозы и вообще явления природы, соседние с ним или в той или иной мере удаленные от него", - писал В. Н. Сукачев (1964, с. 28). По-видимому, это положение представляется исследователям настолько очевидным, что они до сих пор считают его исчерпывающе раскрывающим суть явлений и не уделяют внимания фактической стороне дела, сосредоточив свои интересы исключительно на анализе внутрибиоценозных превращений и перемещений вещества и энергии. Господствующими в настоящее время являются представления о "внутриценозных биологических круговоротах веществ", и они совершенно заслонили тот факт, что биогеоценоз - это открытая система. Убедительная критика некоторых концепций и состояния дел в этом вопросе дана в работе Н. В. Дылиса (1973а). Он пишет: "...взаимодействия между различными биогеоценозами, выражающиеся во взаимном обмене метаболитами, энергией и живыми организмами или их зачатками, играют роль важнейшего механизма, который обеспечивает как глобальную целостность биогеоценотической оболочки Земли, так и связанность ее отдельных крупных частей. Поэтому изучение этих взаимоотношений имеет прямое отношение к наиболее острым сейчас проблемам биосферы" (с. 71).

Известный норвежский ботаник К. Фэгри в статье с характерным названием "Экология опыления" (1979) приводит следующие любопытные данные: много клеток пыльцы деревьев просто падает через крону на землю и оказывается не дальше 50 м от ствола; другая часть пыльцевых зерен подхватывается ветром и переносится горизонтально на расстояние не более 300 - 500 м от материнского дерева, но некоторая часть пыльцы попадает в восходящие воздушные потоки, образует пыльцевое облако, зависает под инверсионным слоем воздуха (в котором зарождаются кучевые облака) и транспортируется на расстояние до 50 км; наконец, в очень сухом воздухе инверсионный слой не образуется, и пыльца в этом случае обнаруживается за сотни и тысячи километров от пункта ее образования.

В 1968 г. был впервые обнаружен эффект вторичного загрязнения воздуха лесной растительностью: французский. биохимик К. Кормис установил, что растения, поглотив из атмосферы сернистый газ, затем выделяют его обратно вместе с сероводородом... Советские специалисты (Николаевский, Казекина, Видякина, 1976) выяснили, что кроме сернистого газа и сероводорода растения в этом случае выделяют еще и канцероген - сероуглерод, поглощая аммиак, они выделяют обратно в среду и аммиак, и окислы азота. Наконец, в майском номере журнала "Курьер ЮНЕСКО" за 1981 г. появилось сообщение с Берега Слоновой Кости (Западная Африка): "Трудно было предположить, что тропический лес "вырабатывает" газы, обычно относимые к числу загрязняющих, такие, например, как сернистый ангидрид и другие сернистые соединения. Тем не менее здесь отмечено присутствие серы в воздухе в количествах, превышающих уровни содержания ее в сельскохозяйственных районах Франции и сопоставимых с уровнями, свойственными крупным промышленным городам. Сера в воздухе является продуктом распада органики при низком содержании кислорода" (с. 17).

Эти и многие другие примеры показывают, что естественные межбиогеоценозные коммуникации могут быть весьма протяженными, а транспортируемые вещества - чрезвычайно специфическими. Помимо ветра, воды и животных транспортирующим агентом в межбиоценозных отношениях все более становится человек. Его роль особенно велика там, где он оказывается в состоянии не только сам изымать, добавлять или перемещать вещество, но и влиять на мощность и направление потоков вещества на других, естественных трактах транспортировки. Именно в этой связи так актуальна организация исследований всех коммуникаций между биогеоценозами.

По-видимому, для этого уже на предварительном теоретическом этапе исследований полезно ввести понятие о "полигонах влияния биоценоза", подразумевая под ними картографические образы областей распространения отдельно твердых, жидких и газообразных выделений биоценоза, транспортируемых за его пределы отдельно водой, ветром и животными. Совокупность "полигонов" можно обозначить понятием "поле влияния биоценоза". На рис. 1 на примере степного колка в абстрактной форме показаны принципиальные соотношения между рассматриваемыми понятиями. Разумеется, на практике все это будет выглядеть очень непросто, особенно в сплошных массивах биоценозов и в части, касающейся роли животных, но обходиться без подобной формализации будет еще труднее.

Рис. 1. Принцип установления поля влияния биоценоза: 1 - зона затенения в течение суток; 2 - зона перехвата и обогащения стока; 3 - ореол рассеяния продуктов жизнедеятельности ценоза с помощью ветра; 4 - степной колок; 5 - тип условий микросреды (элемент полигона влияния)

Сориентировав модальный биоценоз относительно преобладающих направлений стока и ветра и расположив по определенной системе какие-либо датчики, свидетельствующие о наличии притока вещества из данного биоценоза, мы непременно обнаружим некоторые шлейфы или ореолы рассеяния вещества. Следующей ступенью будет определение фракционного механического состава выносимых веществ, их макроскопических особенностей. Наконец, после всех этих операций можно будет определить элементарный химический состав, а затем и физиологически активное начало (если таковое окажется) в метаболических выделениях биоценоза во внешнюю среду. Априори надо полагать, что валовой объем продуктов, выносимых за пределы биоценоза, в любой момент времени обратно пропорционален степени его структурно-функциональной целостности, которая в свою очередь зависит от фенологического и возрастного состояния ценопопуляций автотрофов-доминантов, воздействий человека и других причин.

Биоценозы аккумулятивного типа должны рассматриваться по принципиально иной схеме: для них основополагающее значение будет иметь определение границ водосбора, а также внешних источников органического и минерального вещества. К транзитным биоценозам должным образом применимы оба подхода. Эту логику можно распространить на какие-либо территориальные объединения биоценозов, особое внимание уделяя на этот раз уже и потокам энергии. В условиях Субарктики, например, нетрудно убедиться в огромном значении теплового стока из биоценоза в биоценоз (Плотников, 1984).

Постановка конкретных исследований по данным чрезвычайно интересным аспектам нуждается в материально-техническом или, точнее, инженерном обеспечении. Вполне очевидно, что проблемы, например, количественной оценки биологического воздействия химических выделений какого-либо промышленного предприятия поднимают в принципе те же вопросы, которые были поставлены выше, а следовательно, и логика исследований должна быть одна. Многие конкретные и специальные моменты проблемы химических воздействий на экосистемы промышленной среды освещены в книге уральского ботаника Ю. З. Кулагина (1974), а также в работах сибирского почвоведа С. С. Трофимова с сотрудниками (1977).