Кислі опади в біохімічному кругообізі лісових біогеоценозів

6.3.2.12. Кислі опади в біохімічному кругообізі лісових біогеоценозів

"Кислими" вважають опади у вигляді дощу або снігу при значенні рН<5,6. В чистій атмосфері, яка не має домішок, опади підкисляються вуглекислотою, яка утворюється із СО2, забезпечуючи рівень рН в межах 5,6-6,0. Забруднення атмосферного басейну промисловими викидами над територією Північної і Центральної Європи, над північним сходом Північної Америки, а також над прилеглими районами Канади знизило кислотність опадів, величина рН якої перебуває в межах 3,0-5,5, а в окремих випадках падає до 2,0-3,0 (рис. 6.42).
Найістотнішу роль у підкисленні опадів відіграють азотні сполуки і газоподібна сірка, присутні в атмосфері, які збільшують кислотність опадів в 10-100 разів порівняно з природними умовами. Опадаючи на земну поверхню, кислі дощі мають значну потенційну здатність при низькій величині рН змінювати кругообіги поживних речовин у лісових біогеоценозах, негативно впливаючи на життєвість деревних рослин. У.Х.Сміт (1985) розглядає ці впливи під такими кутами зору: а) олужнення рослинності; б) олужнення ґрунтів; в) вивітрювання ґрунтів.
Олужнення рослинності кислими дощами найчастіше проявляється при рівні рН 4,0 і нижче. Особливо посилюється цей процес у випадку пошкодження кислими дощами кутикули листя. Однак порогова величина для такого пошкодження для деяких порід дерев дорівнювала 3,0. Враховуючи, що рослини споживають більшість елементів аеральним шляхом, тобто безпосередньо із атмосфери через поверхню листя, а також всмоктують їх з ґрунту корінням, не варто перебільшувати роль кислих дощів у вимиванні поживних речовин з листя.

Рис. 6.42. Середньозважені річні величини рН опадів на сході Сполучених Штатів у 1955-1956 і 1972-1973 pp. Крапки вказують розташування станцій забору проб.

Більше відомо про вплив кислих опадів на олужнення ґрунтів. Зміни в ґрунтових розчинах в основному залежать від здійснюваного ними переносу речовин, швидкість якого пов'язана із впливом кислих опадів. Переміщення катіонів ґрунтовим профілем униз із будь-якого вищерозташованого горизонту разом із ґрунтовими водами називають олужненням. Олужнені із опаду, який розкладається, катіони за своєю відносною мобільністю розташовуються в такому порядку: натрій > калій > кальцій > магній.
Яка ж швидкість процесу олужнення і від чого вона залежить? Швидкість вимивання катіонів залежить від мобільності аніонів, які в лісових ґрунтах виникають разом із катіонами водню і трапляються в місцях атмосферного забруднення у вигляді кислот (в основному сірчаної та азотної).

Рис. 6.43. Вилуговування калію, магнію і кальцію із посудин з сіянцями сосни Веймутова при щотижневій 6-годинній обробці штучним дощем з різною величиною рН протягом 20 тижнів.

Перенесення катіонів поживних речовин у лісовому біогеоценозі ґрунтовим профілем внаслідок олужнення – дуже важливий процес у біохімічному кругообізі. Проведені дослідження свідчать, що суттєве прискорення міграції кальцію, калію і магнію відбувається при випаданні опадів із величиною рН 3-4 (рис. 6.43). У деяких лісах, наприклад у субальпійському лісі у Новій Англії (США), порогові величини рН, які збільшували олужнення, перебували в межах 4,0-5,4.
Важливий аспект ґрунтового олужнення в районах із кислими опадами – це можливе збільшення концентрації розчиненого алюмінію у ґрунтовому профілі, а його присутність, як уже згадувалось, є причиною багатьох пошкоджень рослин, а отже, зменшення продуктивності лісових біогеоценозів. Стосовно ж хімічного вивітрювання грунтів, яке відбувається за участю ґрунтових кислот, то воно вивчене недостатньо.
За даними спеціалістів, лісові ґрунти вразливіші до впливу кислих опадів, ніж окультурені. Стосовно ж молодих насаджень, то вони дуже чутливі до шкідливого впливу кислого дощу, оскільки підкислення ґрунту сповільнює кругообіг поживних речовин. Це пов'язане з тим, що у молодому насадженні "контроль" екосистеми за збереженням поживних речовин дуже малий.
Схема можливих процесів впливу кислих дощів та інших емісій на деревні рослини зображена на рис. 6.44.

Рис. 6.44. Спрощена схема можливих процесів при "смерті лісу". Впливи можуть не залежати один від одного або взаємно посилюватись у перспективі.