Том 68, № 10 (2023)

В статье рассматривается влияние возрастающих антропогенных нагрузок на воды суши. Дается анализ работ В.И. Вернадского о природных водах и подчеркнуто их значение в оценке современных биогеохимических процессов. Показаны масштабы поступления химических элементов и веществ в современную биосферу в результате эмиссии парниковых газов, рассеивания азота и фосфора, кислотообразующих газов, а также металлов. Отмечены ключевые изменения, охватывающие регионы и биосферу в целом. Приведены примеры последствий развития антропогенно-индуцированных процессов в водах суши на примере одного из удаленных регионов арктической зоны – Кольского Севера России: влияние потепления климата, закисления, эвтрофирования и обогащения вод металлами. В рамках концепции В.И. Вернадского о роли вод суши в жизнеобеспечении населения Планеты отражены подходы к оценке качества вод с позиций экологической парадигмы.

Территория современного центрального Донбасса представлена в качестве экспериментальной площадки для реализации программы ингредиентного биомониторинга. Мохообразные были трансплантированы и экспонированы в геолокалитеты непосредственного импакта предприятий угольно-добывающего и перерабатывающего комплексов, металлургической и химической промышленности, рудеральных и селитебных экотопов. Для бриобионтов с широкой амплитудой устойчивости к техногенному загрязнению (Amblystegium subtile (Hedw.) Schimp., Brachythecium campestre (Muell. Hal.) Schimp., Bryum argenteum Hedw., Bryum caespiticium Hedw., Bryum capillare Hedw., Ceratodon purpureus (Hedw.) Brid и Pylaisia polyantha (Hedw.) Schimp.) выбраны следующие критерии антропотолерантности: 1) по функции накопления элементов, 2) по способности аккумулировать специфические загрязнители, 3) по структурно-функциональным реакциям и проявлению нетипичного морфогенеза (тератогенеза) растительных организмов и 4) смещения характеристик стратегии выживания видов в условиях глубокой трансформации ландшафтных систем Донбасса. Установлены особенности накопления Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Br, Rb, Sr, Zr, Mo, Cd, Sb, I, Cs, Ba, La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Yb, Hf, Ta, W, Hg, Pb, Th, U в образцах растений-индикаторов, используемых в качестве сезонных фитотест-мониторов для оценки загрязнения природных сред. При радикальном нарушении геохимических циклов в системах жизнеобеспечения растений зафиксированы случаи специфических хлорозов и некрозов точечной локализации, гипо- и гипергенезии и деформации, а также фасциации, пролификации, дистопии, олигомеризации вегетативных органов, особенностей развития отдельных групп клеток в составе покровных и конформационных тканей листового аппарата бриобионтов. Выявленные аномалии являются фитоиндикационной характеристикой при проведении экспресс-анализа уровня техногенного напряжения в полевой диагностике. Рассчитаны коэффициенты биологического поглощения и техногенной концентрации элементов в биосубстратах при оценке геохимической контрастности среды. Выделена эктопическая разница в накопительной способности бриобионтами для отдельных элементов или их ассоциативных групп. Связанная с этим морфогенетическая гетерогенность структур и элементного состава растений является частным случаем соответствия полученных данных идеям В.И. Вернадского о концентрационной, информационной и средообразующей функциях живого вещества.

Рассмотрено участие мелких млекопитающих (ММ) в миграции эссенциальных (Cu, Zn) и токсических (Cd, Pb) микроэлементов (МЭ) в лесных экосистемах в условиях сильного химического загрязнения среды (1990–2000 гг.) крупным медеплавильным комбинатом (Средний Урал, Россия) и после существенного сокращения его выбросов (2010–2019 гг.). Своеобразие транзитных пищевых потоков (ТПП) в градиенте загрязнения определялось составом и обилием животных разных трофических групп (фитофагов, миксофагов, зоофагов), а также спецификой их питания. Сокращение выбросов сопровождалось позитивными сдвигами в сообществах ММ, выражавшимися в увеличении численности и структурных перестройках отдельных трофических групп, которые привели к частичным изменениям в составе и количестве потребляемых кормов, а также содержанию в них МЭ. К концу периода наблюдений в фоновой зоне ТПП, контролируемые животными, для большинства МЭ (Cu, Zn, Cd) оставались стабильными, для Pb – 2-кратно снизился, но не в результате снижения выбросов. На загрязненных участках величина ТПП Zn не изменилась, Cd – увеличилась, Cu и Pb – снизилась. Сделан вывод, что в таежной зоне основной вклад в динамику биогенных потоков МЭ во времени и пространстве вносила группа миксофагов, доминировавшая в градиенте загрязнения.

В статье обосновывается необходимость биогеохимического подхода к анализу взаимодействия в системе “общество–природа” в условиях антропогенной трансформации биосферы, ключевым индикатором которого является состояние здоровья населения. Излагаются основные принципы и задачи многоуровневого медико-экологического мониторинга, который позволяет последовательно продвигаться от качественной оценки состояния здоровья населения и экологической ситуации к количественному определению степени экологического риска здоровью и региональных норм для техногенных факторов с учетом модификации их эффекта биогеохимическими условиями среды. Приводятся результаты апробации мониторинга на региональном (Республика Крым), субрегиональном (г.г. Севастополь, Симферополь) и локальном (отдельные когорты городского населения) уровнях. Ведомственные официальные данные при ограниченности их информативности для решения научных задач на региональном уровне с достаточной долей вероятности позволили выявить контрастные в плане экологического риска здоровью территории. Субрегиональные (в пределах населенных пунктов) биомониторинговые исследования на этих территориях (г.г. Севастополь и Симферополь) обнаружили пространственную гетерогенность и локусы с более высоким содержанием некоторых тяжелых металлов и других химических элементов в средах и биосубстратах (почва, растения). Когортные исследования жителей этих городов и определение содержания 29 химических элементов в организме человека и функционального состояния систем-мишеней в группах риска на основе данных корреляционного и регрессионного анализов позволили количественно оценить их физиологическую значимость, а также эффекты комплексного влияния при фоновой экспозиции.