Экология города: биоиндикационный метод оценки воздействия оловокомбината (г. Новосибирск) Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 504.73.054+ 504.064.2:574.2

B.А. Данилов

ИПЭС АН РС(Я), Якутск

C.Ю. Артамонова

ИГ ОИГГМ СО РАН, Новосибирск

ЭКОЛОГИЯ ГОРОДА: БИОИНДИКАЦИОННЫЙ МЕТОД ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ОЛОВОКОМБИНАТА (Г. НОВОСИБИРСК)

Современная система биологической оценки качества среды -биоиндикации - должна соответствовать следующим основным требованиям [2]:

- Возможность оценки степени отклонения от оптимума;

- Общий характер используемых параметров, отражающих наиболее важные черты функционирования биологических систем;

- Высокая чувствительность, позволяющая выявлять даже начальные (еще обратимые) изменения в состоянии живых существ в ответ на отклонения параметров среды;

- Универсальность, позволяющая выявлять последствия воздействия на различные виды живых существ в различных регионах и типах экосистем;

- Возможность оценки ситуации в природе;

- Пригодность для широкого пользования.

В настоящее время биоиндикационные исследования при оценке состояния среды получили широкое распространение при этом надо отметить и многообразие такого рода работ: 1) изучение химического состава тканей организмов и содержания в них загрязнителей; 2) изменение состава сообществ разных групп организмов под техногенным воздействием; 3) изменение хромосомных аберраций и более мелких мутаций к организмов разных таксономических групп (червей, хирономид и др.).

Одним из наиболее удобных в применении биоиндикации является метод флуктуирующей асимметрии, в основе которого лежит оценка стабильности индивидуального развития организмов разных систематических групп и трофических уровней с помощью морфогенетических параметров. Стабильность развития - чувствительный индикатор состояния природных популяций, позволяющий оценивать суммарное антропогенное воздействие. Оптимальное протекание процессов развития поддерживается сложной системой буферных гомеостатических механизмов. Нарушение гомеостаза развития выражается в изменении различных параметров функционароивния живых систем.

Для интегральной оценки реакции городских экосистем на техногенное загрязнение выбран биоиндикационный метод флуктуирующей асимметрии (ФА) растений. Последние позволяют оценивать интегральные техногенные воздействия, характерные для данного участка в целом. Чем сильнее реакция на стрессовое воздействие и чем ниже уровень гомеостаза развития растения, тем выше у него степень сбоя в онтогенезе, выражающемся в повышении асимметрии. Этот метод успешно применен при экологической оценке воздействия Чернобыльской аварии [2]. В зоне техногенеза при фактически

одинаковых микроклиматических, ландшафтных условиях вариации ФА одного вида растений обычно связывается с техногенным фактором [1]. Таким образом, этот метод биоиндикации ФА пригоден для оценки реакции экосистем на техногенное загрязнение.

Цель - оценить реакцию городских экосистем на техногенное воздействие металлургического завода на примере Новосибирского оловокомбината (ОК).

Объект. Оловокомбинат является крупным источником выбросов мышьяка, олова и других тяжелых металлов, загрязняющем Бугринскую рощу и другие близлежащие территории (статья Артамоновой, Рапуты и Колмогорова в данном сборнике).

Методика. Измерение ФА проведено на листьях березы (Betula pendula Roth.). В каждой исследуемой точке собиралось по 100 листьев берез и тополя на площади 10 м х 10 м, свежевыпавших с растущих рядом деревьев одного возраста, одинаково освещенных, с одинаковым ландшафтным положением (100 листьев в одной пробе). Проба консервировалась в этиловом спирте. Величина ФА у растений оценивалась с помощью интегрального показателя - величины среднего относительного различия на признак:

n 100 (I — P )

ФА - (I (If-j))/100n,

j-1 ы('„ + р,)

где Iji и Pj, промеры листа слева и справа соответственно по j-ому признаку слева и справа соответственно, i - порядковый номер листа в пробе, n - число признаков, в данном случае равно 6. Погрешность замеров не более 3%. Всего изучено 11 проб (1100 листов). Точки пробоотбора для геохимического и биоиндикационного изучения совпадали.

Результаты и обсуждение.

Средние значения флуктуирующей асимметрии листьев березы показали отсутствие линейной зависимости от несомненно мощного техногенного загрязнения, источником которого является оловокомбинат (см. статью Артамоновой, Рапуты, Колмогорова в данном сборнике) (рис. 1). Этот факт подтверждает устойчивость биологических систем и сложный характер их взаимосвязи с абиотическими факторами среды. Тем не менее, при рассмотрении разброса максимальных и минимальных значений ФА стала видна реакция листьев берез на загрязнение. В ближней зоне от оловокомбината (0.5 - 1 км) и в пределах Бугринской рощи (1-1.5 км) диапазон между максимальным и минимальным значением ФА значительно выше, чем в дальней зоне (2 и более км) (рис. 2).

В листьях при нарушении стабильности развития высокие показатели ФА появляются дополнительные жилки, наблюдается асимметрия размеров левой и правой сторон даже на глаз разные, повышена зазубренность краев листьев (рис. 3).

Рис. 1. Средние значения коэффициента флуктуирующей асимметрии листьев

горизонтальной оси расстояние от трубы оловокомбината)

Рис.2. Максимальные (1) и минимальные (2) значения коэффициента флуктуирующей асимметрии листьев березы в северном трансекте от оловокомбината г. Новосибирска (по горизонтальной оси расстояние от трубы

оловокомбината)

Рис. 3. Листья с разным показателем флуктуирующей асимметрии:

Вывод. Таким образом, воздействие оловокомбината на городские нарушает стабильность развития берез в пределах 1.5 км, что отразилось в широком диапазоне дисперсии показателей флуктуирующей асимметрии.

Экосистемы Бугринской рощи на расстоянии более 1.5 км показывают толерантность на техногенный прессинг и сохраняют стабильность развития: показатели ФА и их дисперсия листьев берез здесь в целом ниже, чем в ближней зоне от оловокомбината.

1. Артамонова С.Ю., Данилов В.А. Техногенное загрязнение при золотодобыче и реакция экосистем в зоне многолетней мерзлоты // Химия в интересах устойчивого развития. - 2004. - № 12. - 19 - 32 с.

2. Захаров В.М., Чубинишвили А.Т., Дмитриев С.Г. и др. Здоровье среды: практика оценки, М., Центр экологической политики России, 2000. - 317 с.

3. Шадрина Е.Г., Вольперт Я.Л., Данилов В.А., Д.Я. Шадрин. Биоиндикация воздействия горнодобывающей промышленности на наземные экосистемы Севера. -Новосибирск: Наука, 2003. - 105 с.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

© В.А. Данилов, С.Ю. Артамонова, 2005