CC BY
20
УДК 502(076)
ИЗМЕНЕНИЯ ЭКОСИСТЕМ ГОРОДА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ
Т.В. Чеснокова, Н.Л. Федосова
Ивановский государственный архитектурно-строительный университет
В представленном исследовании рассмотрены изменения компонентов городских экосистем под воздействием строительства. Незначительно изменяются механическая структура, рН и ионный состав водной вытяжки проб почв строительных площадок. Проанализированы закономерности изменений растительных сообществ городских экосистем при воздействии строительных работ. Показано, что строительство приводит к уменьшению видового разнообразия фитоценозов городских экосистем. Наиболее устойчивыми являются растительные сообщества городских экосистем, отличающиеся большим видовым разнообразием и обилием жизненных форм растений.
При строительных работах абиотический и биотический компоненты городских экосистем подвергаются значительным изменениям. Прежде всего, это касается почв, микроклимата отдельных участков, освещенности, экспозиции склона и, конечно, растительных сообществ.
Изменение среды обитания под воздействием строительства, да и любых антропогенных нагрузок, приводит к реакции растительных сообществ на измененные условия обитания. Изменение видового состава растительных сообществ может служить четким показателем, во-первых, устойчивости экосистем к воздействию экологических факторов и во-вторых, их дальнейшего развития. Виды растений, хорошо приспособленные к изменившимся условиям обитания, являются индикаторами, с помощью которых четко прослеживается характер и степень воздействия на экосистемы [7].
Целью данного исследования явилась оценка закономерностей приспособления растительных сообществ городских экосистем к воздействию строительства.
Материал и методика
Для достижения поставленной цели
анализировались условия обитания растительных сообществ на строительных площадках и сравнивались с таковыми на контрольной площадке, которая считалась аналогом неизмененной экосистемы. В качестве определяющих факторов среды обитания растительных сообществ были выбраны: механический состав
почв, содержание в них ионов Ca 2+, 2 2 SO -4, СТ, CO -3, воды и органических
веществ, рН водной вытяжки [1,2 ].
Закономерности приспособления растительных сообществ экосистем к воздействию строительства изучались с помощью анализа видового состава и численности каждого вида на выбранных строительных площадках и контрольной площадке. Для оценки уровня воздействия строительства на экосистему рассчитывался индекс сходства сообществ по формуле. Индекс сходства растительных сообществ рассчитывался при сравнении видового состава строительных площадок и контрольной площадки [5].
Результаты и их обсуждение
Как отмечалось выше, изменения факторов среды обитания, таких как, характер рельефа, почвы, климата немедленно приводит к ответной реакции растительных сообществ (их видового со-
става). Поэтому, прежде всего, были проанализированы факторы местообитания растительных сообществ.
Характеристика среды обитания растительных сообществ на выбранных площадках.
По стандартной методике в пределах стройплощадки № 1 анализировались три опытные площадки со сходными (одинаковыми условиями обитания).
Характерными условиями обитания на данной площадке являлись:
• Западный склон, уклоны не более 10-20°, равномерная освещенность.
• Почвы рыхлые, горизонты нарушены, имеются следы водной эрозии.
• По механическому составу почвы являются средним суглинком с примесями строительного мусора.
• Реакция почв слабощелочная. Качественный анализ показал наличие
2+ ^
большого количества ионов Ca , SO -4, СГ, С02'з.
• Содержание органических веществ в пробах почв не превысило - 2 %. Влажность почв составила 13%.
В пределах территории стройплощадки № 2 также анализировались три опытные площадки. Исследования показали следующее:
• Освещенность участков равномерная, склон юго-западный, уклон не более 25 -30°.
• Горизонты почв нарушены, видны значительные следы водной эрозии. Почвы рыхлые, исследования водоподъемно-сти почв показали увеличение диаметра почвенных капилляров.
• Метод отмучивания и полевой метод подтвердили характер механического состава почв - легкий суглинок со значительными примесями строительного мусора.
• Реакция почв щелочная. Качественный анализ выявил избыток содержания ионов Са 2+, 802-4, С02-3.
• Среднее содержание органических веществ в анализируемых пробах почв не
превысило 1 %.Влагосодержание составило 9 % .
В ходе исследования среды обитания на контрольной площадке были выявлены следующие характерные закономерности:
• Освещенность участка равномерная. Склон - юго-западный, уклон не превышал 20°.
• По механическому составу почвы являются средними суглинками.
• Почва уплотнена, горизонты не нарушены.
• Реакция почв - нейтральная. Избытка содержания анализируемых ионов не обнаружено.
• Среднее содержание органических веществ в почве не превысило 7%. Вла-госодержание в почвах составило 20%.
На основе полученных данных видно, что механический состав почв на стройплощадке 2 отличался от контрольной, тогда как на стройплощадке 1 этот показатель не изменился по сравнению с контрольной площадкой. Не подверглась изменению экспозиция склона и уклон. Довольно значительно уменьшилось содержание органических веществ в почве, в среднем в 1,5 раза, по сравнению с контрольной площадкой, также уменьшилось содержание влаги в почвах обеих строительных площадок.
Примечательно, что произошел значительный сдвиг рН водной вытяжки почв в щелочную сторону под воздействием строительных работ.
Качественный анализ показал наличие большего количества всех анализируемых ионов в почве строительных площадок по сравнению с контрольной.
На основе представленных результатов по анализу факторов местообитания растительных сообществ, измененных строительством, выявлены следующие закономерности:
1. Под воздействием строительства, прежде всего, изменился физико-
химический состав почв и почвенный профиль.
2. Практически неизмененными можно считать такие факторы, как освещенность, уклон и экспозицию склона, а также рельеф.
3. Незначительно изменился механический состав почв.
Следовательно, именно значительно изменившиеся под воздействием строительных работ факторы среды обитания определяли видовой состав растительных сообществ городских экосистем. Поэтому, следующим этапом исследований явилась оценка изменений растительных сообществ под воздействием строительства.
Для выявления изменения растительных сообществ городских экосистем при воздействии строительства анализировался видовой состав на стройплощадках 1,2 и на контрольной площадке. Рассчитывался индекс сходства между растительными сообществами обеих строительных площадок и контрольной площадки.
Согласно полученных данных, под воздействием строительства изменился видовой состав растительного сообщества городских экосистем, при этом, растительные сообщества как контрольной площадки, так и обеих стройплощадок не отличались большим видовым разнообразием. Под воздействием строительства усугубилась «монотонность» растительных сообществ экосистемы - половина видов от общего их числа, являлись наиболее часто встречающимися. Кроме того, были найдены общие для всех исследуемых площадок виды: подорожник
большой (Plantago major) и полынь обыкновенная (Arthemisia vulgaris). Под воздействием строительства в 2 раза уменьшилось общее количество растений исследуемых городских экосистем.
Значительные колебания индекса сходства растительных сообществ позволили установить более глубокие измене-
ния видового состава на стройплощадке. 2. Условия обитания на этой площадке подверглись значительно большим воздействиям строительных работ, чем на строительной площадке 1.
При анализе закономерностей приспособления растительных сообществ городских экосистем к воздействию строительства были выявлены следующие тенденции:
1. Уменьшение общей численности и видового разнообразия, и как следствие, снижение устойчивости экосистемы.
2. Несмотря на снижение видового разнообразия, во всех сообществах встречались 2 одинаковых вида, что может служить доказательством относительной стабильности определяющих факторов среды обитания (рельеф, климат) при проведении строительных работ.
3. Приспособление сообществ городских экосистем при воздействии строительства идет одним путем, характерным для вторичных сукцессий экосистем. Сначала появлялись виды, наиболее приспособленные к измененным условиям обитания (подорожник большой, полынь обыкновенная и горькая, ромашка непахучая и т.д.) и только после рекультивации почв появлялись другие виды. Виды, которые первыми появляются на нарушенных землях, могут служить своеобразными индикаторами, показывающими степень антропогенного воздействия на экосистемы.
4. Чем больше индекс сходств между ненарушенными сообществами и сообществами, подвергавшимися воздействию строительства, тем ярче выражена стабильность экосистемы.
Важнейшей целью градостроительной деятельности на ее различных этапах является создание планировочных предпосылок для поддержания существующего и восстановления утраченного динамического равновесия природных экосистем данной территории. Оценить сте-
пень утраченного равновесия (дигрессии) экосистем под воздействием строительства можно используя биоиндикаторы [6]. В представленном исследовании используемыми индикаторами являлись подорожник большой и полынь обыкновенная и горькая, ромашка непахучая и др. , именно они легко приспособились к измененным почвенным и микроклиматическим факторам среды. При сдвиге рН почв в щелочную сторону и при наличии большего количества привнесенных строительными работами катионов и анионов наблюдается изменение видового состава растительных сообществ, что наглядно показали представленные данные.
На основании проведенных исследований установлено, что наиболее устойчивыми являются экосистемы, характеризующиеся большим видовым разнообразием [3]. Действительно, в наших исследованиях на стройплощадке 1 (опытная площадка 1) найдено 18 видов, как на контрольной площадке. Индекс сходства этих сообществ максимален -данное сообщество оказалось более устойчивым, чем сообщество строительной площадки 2. Последнее, вероятно, определяется большим изменением механического состава почв. Кроме того, устойчивость экосистем к антропогенному воздействию определяется свойствами почв и устойчивостью самих видов растений [8].
По мере возрастания степени антропогенного воздействия различные сообщества будут конвергировать в один антропогенный тип экосистемы, несмотря на различную типологическую природу исходной растительности [6]. Наряду со снижением видового разнообразия под воздействием строительства во всех сообществах встречаются одинаковые виды растений. С одной стороны, это может служить доказательством относительной стабильности определяющих факторов среды обитания, с другой стороны, оди-
наковые виды как биоиндикаторы показывают именно сформировавшийся под воздействием строительства конвергированный тип растительного сообщества экосистем. Чем больше выражена однотипность, «монотонность» сообщества, тем больше усилий следует принимать для восстановления нарушенных экосистем. Следовательно, полученные результаты следует учитывать при восстановлении нарушенных городских территорий и экосистем в процессе рекультивации почв [4].
Таким образом, представленные данные убедительно показывают, что изменение факторов среды обитания под воздействием строительства немедленно приводят к приспособлению растительных сообществ городских экосистем к новым условиям обитания при сохранении ряда закономерностей, которые можно представить в качестве выводов.
Выводы
1. Строительство приводит к изменению условий обитания растительных сообществ городских экосистем.
2. Вследствие изменения условий обитания растительных сообществ, происходит уменьшение видового разнообразия городских экосистем.
3. В измененных условиях нарушается стабильность (равновесие) в городских экосистемах между факторами среды и растительными сообществами. Наиболее стабильными являются экосистемы, отличающиеся большим видовым разнообразием и обилием жизненных форм.
4. Выживают и распространяются наиболее приспособленные к данным условиям виды, которые являются биоиндикаторами степени антропогенного воздействия на ландшафт и экосистемы.
5. Уровень воздействия строительных работ на анализируемые территории позволяет успешно провести восстановление нарушенных городских экосистем.
ЛИТЕРАТУРА
2. Александрова Л.Н., Найденова О.А. Лабораторно-практические занятия по почвоведению. Л.: Колос,1976.280 с.
3. Волкова Г.В., Баркова Л.И., Седова В.В. Практикум по почвоведению с основами агрохимии. М.: Агропромиздат.1987. 144 с.
4. Королева Е.Г., Оливериусова Л.И. Экологические подходы к классификации городских территорий в природоохранных целях // Биоиндикация в городах и пригородных зонах. М.: Наука,1993.С.11-13.
5. Кулагин А.Ю. Вегететивное размножение древесных растений как способ оценки фитопригодности техногенных земель // Биоиндикация и биомониторинг.М.:Наука,1991. С.163-165.
6. Оливериусова Л.И. Оценка состояния окружающей среды методом комплексной биоиндикации // Биоиндикация и биомонито-ринг.М.:Наука,1991. С.39 -45.
7. Патова М.А. Закономерности трансформации дендроэкосистем в урбаногенной среде на примере нижегородского мегаполиса. Авто-реф. дисс. на соиск. научн.ст. канд.техн. наук. Н.Новгород.2001.
8. Разумовский С.М., Рыбалов Л.Б., Тихомиров А.Л. Изучение сукцессий как способ биоиндикации антропогенных воздействий // Биоиндикация состояния окружающей среды Москвы и Подмосковья.М.:Наука,1982. С.17 -22.
9. Шуберт Р. Биоиндикация загрязнения наземных экосистем. М.: Мир.1988. 350 с .
TOWN ECOSYSTEMS CHANGES UNDER THE INFLUENCE OF BUILDING
CONSTRUCTION
T.Chesnokova, N. Fedosova
Changes of town ecosystems components under the influence of building construction are considered in present investigation. Mechanical structure, pH and ion composition of aqueous extract of construction sites soil samples have minimal changes. Mechanism of plants changes of town ecosystems under the influence of building construction is analyzed too. Building construction results in specific variety reducing of phytocenosis of town ecosystems. Town ecosystems plants are the most resistant ones. They are notable for their specific variety and plenty of plant species.
ВНИМАНИЮ ОРГАНИЗАЦИЙ И ПОДПИСЧИКОВ !
Для своевременного информирования общественности о научной жизни региона по просьбам читателей в нашем журнале открывается новая рубрика «Конференции. Семинары. Симпозиумы». Приглашаем заинтересованные организации к размещению материалов о проведении научных публичных мероприятий в г. Иваново и Ивановской области, сведений о выпуске новых научных изданий.
Сообщения объемом до 600 знаков публикуются бесплатно, свыше указанного объема - по расценкам публикуемых в журнале статей.
Редакция надеется, что вы воспользуетесь замечательной возможностью информировать широкий круг лиц о своей научной деятельности.
