CC BY
99
Оценка техногенной нагрузки автомобильных дорог с помощью вида А. platonoides 1-.
Е.В. Спирина, к.б.н., Т.А. Спирина, соискатель, Ульяновская ГСХА
Оценивать поступления вредных веществ от движущихся источников загрязнения крайне трудно. Автомобильные газы представляют собой чрезвычайно сложную, недостаточно изученную смесь более двухсот токсических компонентов. Из них экологическому контролю подвергаются только моноокись углерода и углеводороды в отработавших газах бензиновых двигателей. Таким образом, выбросы наиболее опасных компонентов тяжёлых металлов, окислов серы, азота, углеводородов никак не контролируются. Трудность в оценке воздействия автотранспорта на окружающую среду связана ещё и с тем, что источниками вредных выбросов являются не только выхлопные газы, но и поступление тяжёлых металлов (ТМ) в результате коррозии деталей и механизмов, истирания шин и разрушения дорожного покрытия, утечек из систем смазки и питания двигателя. Кроме того, автотранспорт как источник загрязнения характеризуется рядом особенностей. Во-первых, в отличие от про-
мышленных предприятий, производственные площади которых должны отделяться от жилых кварталов санитарно-защитными зонами, автотранспорт имеет доступ в места проживания и отдыха населения. Во-вторых, выхлопные газы поступают в приземный слой воздуха, т.е. непосредственно в зону дыхания человека.
Проявление антропогенного загрязнения территории обычно продолжается в течение многих десятилетий. В связи с этим актуальность исследований по проблеме контроля и разработке методов оценки состояния окружающей среды в насаждениях является вполне очевидной.
К настоящему времени накопилось достаточно информации об индикационной роли древесных растений. Прежде всего, это связано с воздействием загрязняющих веществ на листовой аппарат благодаря способности листьев осаждать из воздуха наибольшее количество примесей.
Биоиндикационные методы оценки состояния окружающей среды позволяют проводить интегральную оценку «здоровья среды», под которой в самом общем смысле понимается состояние
(качество) среды, необходимое для обеспечения здоровья человека и других видов живых существ.
Важными, на наш взгляд, являются изучение механизмов адаптации лесных экосистем к неблагоприятным внешним условиям, проведение мониторинга в целях выявления признаков снижения устойчивости.
Целью работы стала оценка степени антропогенной нагрузки автомобильных дорог на прилежащую территорию с помощью вида А. platonoides Ь.
Исследования проводились на территории Тереньгульского района Ульяновской области в 2007—2009 гг. В качестве объекта биоиндикации использовался А. platanoides Ь. Материал собирали с деревьев, не подвергавшихся обрезке ветвей, в конце естественного вегетационного периода, в трёх повторностях. Использовали два модельных участка: первый — лес с. Федькино (фоновый), расположенный в 5 км от трассы Ульяновск — Сызрань; второй — лес вдоль трассы Ульяновск — Сызрань (загрязнённый). С данных участков брали образцы почв и исследовали по следующим показателям: рН по методу ЦИНАО (ГОСТ 26483—85) [1]; содержание подвижных форм Р205 (мг/100 г) по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26207-91) [2]; содержание подвижных форм К20 (мг/100 г) по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26207-91) [2]; сумма поглощённых оснований, мг/экв-100 г по методу Каппена (ГОСТ 27821-88) [3].
На каждом модельном растении выбирали четыре побега, расположенных с разных сторон света (севера, юга, запада, востока), брали по 10 образцов с каждого из них, обозначая их номерами, считая от вершины побега [4, 5].
Для определения площади листовой пластинки у деревьев А. platanoides Ь. использовали модификацию весового метода, разработанного Л.В. Дорогань [6].
Измеряли длину листа (А), ширину (В). Площадь вычисляли по формуле 8 = АВК. К = 0,54 [6].
Определение асимметрии вершины листа проводили следующим образом: в верхней части листа левый край пластинки соединяли с осью листовой пластинки отрезком длиной 1/3 части ширины листовой пластинки, располагая отрезок перпендикулярно оси листа (аналогично с правой стороны). Затем вычисляли расстояние на оси листа между точками соединения указанных отрезков с осью листа, рассчитывали отношение полученной величины к ширине листовой пластинки и использовали его в качестве коэффициента асимметрии (К^) вершины листа [4].
Ка = Ь/Х, (1)
где Ь — расстояние между точками соединения двух отрезков, равных каждый 1/3 ширины
листовой пластинки, с осью листа и расположенных в верхней части листовой пластинки слева и справа от оси листа перпендикулярно к оси листа и контактирующих своими концами с одной стороны с осью листа, а с другой стороны — с левым и правым краями листовой пластинки; х — ширина листа.
При анализе химических данных почвенных образцов фоновой территории выявлено, что рН почвы проявляет средне- и слабокислую реакции (рН 4,9—5,4). На загрязнённой территории (вдоль трассы Ульяновск-Сызрань) почвы имеют нейтральную или слабощелочную реакцию (рН 6,7—7,3).
Установлено, что на участках с загрязнённой территории почвы отличаются высокой степенью насыщенности основаниями — 48,4 мг/экв-100 г. На фоновой территории этот показатель был 21,3 мг/экв-100 г.
Значения по остальным показателям носят рассеянный характер. У почвенных образцов с загрязнённой территории отмечен очень высокий уровень содержания подвижной фосфорной кислоты (Р2О5—29,6 мг/100 г (с фоновой территории — 6,9 мг/100 г).
Почвы исследуемых районов содержат достаточное количество калия (мг/100 г): фоновый — 18,9; загрязнённый — 29,1.
В целом, можно говорить, что загрязняющие атмосферу твёрдые вещества, поступающие от автотранспорта, оседающие на почвенную поверхность, косвенно влияют на развитие древесной растительности.
С целью оценки пригодности использования фоновой территории (леса с. Федькино) в качестве контроля для сравнения с загрязнённой территорией мы провели сравнительный анализ морфологических показателей у листовых пластинок А. platanoides Ь.
В период роста листья проявляют высокую чувствительность к действию загрязняющих веществ, попадающих в атмосферу, почву. Изучение морфологических особенностей листьев фоновой и загрязнённой территорий даёт отчетливую количественную характеристику изменений, возникающих под влиянием загрязнения.
Как показали наши исследования, листья чутко реагируют на изменения параметров экологических факторов. Это проявляется, например, в увеличении или уменьшении различных элементов морфологии и анатомии листа, в изменении коэффициентов пропорциональности между параметрами.
Указанные проявления могут быть зафиксированы количественными методами и использованы для изучения воздействия экзогенных факторов на морфологию и архитектонику растительного организма [7].
Значения площадей листовых пластинок А. platanoides Ь. из леса вдоль трассы Ульяновск— Сызрань были достоверно меньше (р<0,05), чем из леса с. Федькино (табл. 1).
1. Морфологические параметры листьев А. platanoides Ь.
Параметр Лес вдоль трассы Ульяновск— Сызрань, п=300 Лес с. Федькино, п=398
Длина листа, см Ширина листа, см Площадь листа, см2 11,606+0,193 4,548+0,090 29,288+1,026 11,737+0,243 5,033+0,099 32,921+1,240
Было выявлено, что угнетение роста листьев находится в прямой зависимости от степени загрязнённости атмосферного воздуха: чем выше загрязнение воздуха, тем меньше площадь листа. Площадь листьев в зоне повреждения (вдоль трассы Ульяновск—Сызрань) меньше по сравнению с фоновыми образцами на 10—12%.
Результаты наших исследований подтверждают ранее полученные данные других авторов [4, 7] о том, что высокий уровень загрязнения атмосферы приводит к уменьшению площади листовой пластинки.
Наши исследования подтвердили данные о том, что в наибольшей степени экологически информативными у А. platanoides Ь. являются листья верхней части побега [7]. Общая тенденция изменения площади листовой пластинки А. platanoides Ь. при повышенном антропогенном влиянии проявляется в уменьшении площади листа по мере продвижения от основания побега к его верхушечной части.
Это может свидетельствовать о том, что в условиях загрязнения атмосферы выхлопами автотранспорта вдоль трассы в онтогенезе листьев наблюдается некоторый сдвиг, нарушающий нормальный ритм его развития. Под влиянием вышеназванных веществ у листьев, особенно расположенных в верхней части побега, верхушки и края обжигаются. Это вызывает прекращение роста периферической части листьев. К моменту окончания ростовых процессов площадь листьев в зоне повреждения меньше, чем у фоновых.
В ходе проведённых исследований были выявлены существенные различия в морфологии и архитектонике центральной лопасти листа А. platanoides Ь. Сравнение параметров фоновой территории с показателями загрязнённого участка показывает наличие реакции листа А. platanoides Ь. на качество атмосферного воздуха.
На территории леса, расположенного вдоль трассы Ульяновск—Сызрань, отмечена тенденция в конструкции центральной лопасти — расширении граней лопасти в направлении от периферии листовой пластинки к центру.
Таким образом, на благоприятных по экологическим характеристикам участках отмечена одинаковая тенденция в конструкции лопасти листа А. platanoides Ь.: сужение граней центральной лопасти в направлении от периферии листовой пластинки к центру.
Анализ полученных результатов свидетельствует о наличии реакции листа А. platanoides Ь. на качество атмосферного воздуха. Отмечены различия в морфологии и архитектонике листьев, полученных из разных мест, которые были зафиксированы при изучении вершины листа (табл. 2).
2. Коэффициент асимметрии вершины листовой пластинки А. platanoides Ь. в зависимости от уровня загрязнения атмосферы
Место взятия образцов Коэффициент асимметрии вершины листа (Ка), мм
Лес вдоль трассы Ульяновск—Сызрань, п=300 0,661+0,002
Лес с. Федькино, п=398 0,651+0,004
Коэффициент асимметрии вершины листа (Ка) ниже на фоновой территории (лес с. Федькино), чем на загрязнённой (табл. 2). Вычисленные уровни значимости 1-критерия показали достоверные различия (р<0,05).
Таким образом, показатели морфологии и архитектоники листовой пластинки А. platanoides Ь. могут использоваться в качестве биоиндика-ционных параметров, так как позволяют получить объективную информацию о степени загрязнения.
Литература
1. ГОСТ 26483—85. Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение её рН по методу ЦИНАО. М.: Изд-во стандартов, 1985. 5 с.
2. ГОСТ 26207—91. Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО. М.: Комитет стандартизации и метрологии СССР, 1991. 5 с.
3. ГОСТ 27821—88. Почвы. Определение суммы поглощённых оснований по методу Каппена. М.: Изд-во стандартов, 1988. 6 с.
4. Семчук Н.Н., Андреева М.В. Влияние пылевых выбросов на форму центральной лопасти листа Асгг platanoides Ь. // География и экология регионов России: материалы всерос. науч. конф. 9—10 дек. 2004 г. / НовГУ им. Ярослава Мудрого. Великий Новгород, 2005. С. 291—294.
5. Прожорина Т.И., Терещенко О.Н. Экологическая оценка состояния воздушной среды в зоне предприятия ЗАО ПКФ «Воронежский керамический завод» биоиндикационны-ми методами // Вестик Воронежского государственного университа. 2004. № 2. Сер. Химия. Биология. Фармация. С. 142—146.
6. Семчук Н.Н., Андреева М.В., Григорьева О.В. Параметры биоиндикации — идентификация и методика замера // Аграрная наука в решении проблем АПК и экологии региона: материалы науч.-практ. конф. / отв. ред. Н.Н. Максимюк; НовГУ им. Ярослава Мудрого. Великий Новгород. 2004. С. 217—220.
7. Семёнов А.А. Растения как биоиндикаторы загрязнений в условиях антропогенного ландшафта. Летний практикум // Экология и жизнь. 2004. № 4. С. 36—37.
