CC BY
45
а
Экология
УДК 504
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА
Б01: 10.24411/1728-323Х-2018-14006
В. В. Иеронова, к. б. н,
старший преподаватель,
А. В. Бобровская, магистр,
Институт наук о Земле (ИНЗЕМ)
Тюменский государственный университет,
г. Тюмень, Россия
Исследовали экологическое состояние растительных сообществ в окрестностях г. Пыть-Ях Нефте-юганского района, находящихся в зоне влияния двух линейных объектов (дорога и зарастающая вырубка под ЛЭП). Данные объекты привели к нарушению естественных линий стока и изменению гидрологического режима территории. Выявлено, что растительные сообщества реагируют на антропогенное воздействие. При этом в изученных нарушенных фито-ценозах увеличивается доля синантропных растений (до 22,4 %), происходят изменения в экологической структуре сообществ, ухудшается жизненное состояние древостоя с последующим выпадением и замещением основных лесообразующих пород.
The environmental condition of the plant communities in the vicinity of the town of Pyt'-Iakh of the Nefteyugansk District, located in the zone affected by two infrastructural facilities (a road and an overgrown tree clearance under the power lines), has been studied. Those facilities led to a dislocation of natural drainage lines and changes in the hydrological regime of the territory. It has been found out that plant communities react to anthropogenic impact. At the same time, the share of synanthropic plants is increasing in the disturbed plan associations (up to 22,4 %), the ecological structure of the communities is changing, germinating power of the growing stock is getting worse, accompanied by disappearance and replacement of the main forest-forming species.
Ключевые слова: синантропизация, экологические группы растений, жизненное состояние, древостой, подрост.
Keywords: synanthropization, plant ecological groups, germinating power, growing stock, undergrowth.
Активное освоение территории Западной Сибири нефтегазовыми предприятиями обусловило острую необходимость более полного изучения этого региона, получения новой достоверной информации, отражающей современное состояние исследуемого объекта и позволяющей делать прогноз возможного изменения экологической ситуации под воздействием человека [7]. Как правило, антропогенная трансформация природных экосистем сопровождается перестройками коренных биоценозов, адаптациями популяционной организации аборигенных и внедрением инвазийных видов, изменением направленности сукцессионных рядов и другими, зачастую негативными последствиями [4].
Одним из основных последствий активного освоения территории Западно-Сибирской равнины стала прокладка большого количества линейных объектов (дорог, железнодорожных путей, газонефтепроводов, ЛЭП).
Линейные объекты влияют на природные биоценозы как на стадии строительства, так и в период эксплуатации. Спецификой строительства линейных объектов является их размещение в естественных условиях, где биогеоценозы не подвергались антропогенному воздействию. При этом происходит отчуждение земельных ресурсов с полным уничтожением экосистем (например, вырубка просек), могут изменяться пути миграции животных и деградируют прилегающие фито-ценозы [6].
Все линейные сооружения (дороги, трубопроводы подземной и наземной прокладки) играют роль барьеров в движении почвенногрунтовых вод, вследствие чего может настать переувлажнение, образование болот и даже озер. Для автомобильных дорог и железнодорожных путей характерно механическое загрязнение растительного покрова, распространение вредителей и болезней при скоплении старых, больных, погибших растений и деревьев на прилегающих территориях; изменение условий произрастания [5]. При этом нужно отметить, что воздействие, оказываемое дорогами на прилегающие биоценозы, хоть и достаточно локальное, но долговременное, длящееся годы и десятилетия.
Методика. Исследования проводились в окрестностях г. Пыть-Ях Нефтеюганского района. Для изучения степени деформации растительного покрова, возникшей под воздействием дороги и просеки под ЛЭП, была заложена трансекта шириной 80 м и длиной 500 м. Для изучения фи-тоценозов использовались общепринятые в геоботанике методы [8].
Анализ почв проводился по Л. Л. Шишову [11]. При описании почв были выявлены их генетические горизонты, мощность выделенных горизонтов, окраска, влажность, механический состав, структура, сложение, новообразования и включения, определен тип почв.
Для оценки степени антропогенной транс -формации флоры изучаемых растительных сообществ определялся индекс синантропизации — доля синантропных видов (как апофитов, так и антропофитов) по отношению к общему числу видов (%).
Жизненное состояние древостоя определяли по О. В. Смирновой [9]. Количественные значения данного показателя рассчитывали по следующей формуле: Ln = (100«i + 70«2 + 40«з + 5«4)/N, где ni — количество здоровых деревьев; П2 — количество ослабленных деревьев; щ — количество сильно ослабленных деревьев; П4 — количество усыхающих деревьев; N — общее количество деревьев (включая сухостой). Для изучения экологической структуры растительности использовались унифицированные фитоиндикационные шкалы Д. Н. Цыганова [10].
Результаты исследований. Нефтеюганский район располагается на Западно-Сибирской равнине, в междуречье рек Оби и Иртыша. Рельеф местности слабопологоволнистый, слаборасчле-ненный, исключая приречные полосы. Средние абсолютные отметки поверхности — 50—70 м. Район относится к бассейну Средней Оби, обладает слабым естественным дренажем грунтовых вод и медленным поверхностным стоком. Изучаемая территория характеризуется резкоконтинентальными климатическими условиями. Средняя температура января —20...—21 °С, июля + 17...+18 °С. Сезоны быстро и резко сменяют друг друга, количество атмосферных осадков составляет 450—500 мм в год. Для поймы реки Оби, рек Салым и Балык является обычным сочетание нескольких видов почв: аллювиальных дерновых, луговых и болотных. В растительном покрове преобладают кедрово-сосновый с елью леса, на сильноподзолистых со вторым гумусовым горизонтом почвах развиты темнохвойные еловые и елово-кедровые с пихтой кустарничково-зелено-мошные леса; в долинах притоков — еловые,
пихтово-елово-кедровые и березовые леса в сочетании с ивняками и болотами [2].
На территории, где проводились исследования, основными типами фитоценозов являются темнохвойно-кедровые леса, характерные для среднетаежной зоны. Преобладают такие виды древесных пород, как Pinus sibirica, Pinus sylvestris, Abies sibirica. Всего на территории заложенной трансекты выделено 9 типов фитоценозов: 1 — сосново-кедровые с примесью пихты (коренное сообщество); 2 — березово-сосновые зеленомош-но-хвощево-грушанковые; 3 — осиново-березо-вые хвощево-майниковые; 4 — осиново-березо-вые разнотравные; 5 — березово-зеленомошно-брусничные; 6 — осиново-березовые с примесью сосны осоковые; 7 — березовые с примесью осины разнотравно-осоковые; 8 — осиново-березо-вые с примесью сосны осоково-грушанковые; 9 — осоково-вейниковые. Отмечается, что все выделенные сообщества ранее принадлежали к единому коренному лесному массиву. Об этом свидетельствует то, что по всей трансекте встречаются засохшие деревья основных пород, произрастающих на фоновом участке, либо их упавшими стволами.
Анализ видового состава травянистой флоры изучаемой территории показал, что его г еографи-ческая структура в целом сохраняет зональный характер, однако проявляется тенденция к си-нантропизации.
Синантропизация является комплексным и достаточно универсальным показателем, который можно использовать в оценке степени негативных изменений, протекающих в природных экосистемах, независимо от типа антропогенного воздействия. Наибольшее количество синант-ропных видов, выявленных на исследуемой территории, относятся к семействам Мятликовые (Poaceae), Астровые (Asteraceae), Бобовые (Faba-ceae), что в сумме составляет 78,6 %. Отмечено, что процесс синантропизации наиболее интенсивно протекает на участках, прилегающих к дороге и на просеке (осиново-березово-разнотрав-ных, березово-осиново - зе леномошно - брусничных и березовых с примесью осины разнотравно-осоковых сообществах соответственно), где доля сорных растений варьировала от 18,3 до 22,4 %.
Распределение экологических групп растений по местности можно использовать для построения градиентов ведущих экологических факторов, например, увлажнение почвы [3]. Линейные объекты, проходящие через изучаемые фитоце-нозы, нарушили естественнее линии стока и привели к подтоплению части территории, что повлияло на экологическую структуру сообщества.
Анализ распределения растений по экологическим группам показал изменение соотношения данного показателя в трансформированных фито-ценозах по сравнению с коренными. По мере удаления от фоновых участков к зоне подтопления отмечается увеличение влаголюбивых видов в связи с повышением уровня почвенного увлажнения. Так, в коренных сообществах доминируют мезофиты (костяника каменистая Rubus saxatilis L., черника обыкновенная Vaccínium myrtíllus, гру-шанка круглолистная Pэrola rotundifylia L., кислица обыкновенная Oxális acetosélla L.), доля которых составляет 58,6 %, и 16,5 % приходится на ксеромезофиты (овсяница овечья Festuca ovina L., лабазник вязолистный Filipendula ulmaria L., толокнянка обыкновенная Arctostaphylos uva-ursi L., вереск обыкновенный Calluna vulgaris L.). По мере приближения к д ороге увеличивается группа переходных форм, обладающих большей экологической пластичностью, мезогигрофитов (до 40,2 %)
и гидромезофитов (до 22,3 %), а также гигрофитов (багульник болотный Lédum palústre, осока острая Carex acuta L., осока пузырчатая Carex vesicaria L., хвощ болотный Equisetum palustre L.) (до 5,2 %). Непосредственно на обводненных участках появляются водные и прибрежно-водные растения (горец земноводный Persicaria amphibian (L.) S. F. Gray, рогоз широколиственный Typha latifolia L., тростянка овсяницевидная Sco-lochloa festucacea, тростник южный Phragmites australis L.).
Одними из наиболее значимых индикаторов экологической обстановки при антропогенном воздействии на лесные экосистемы выступают параметры древостоя, так как именно он принимает на себя основную нагрузку, определяя последующий круговорот химических элементов [1].
Анализ жизненного состояния деревьев выявил, что данный показатель сильно варьировал
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
80 70 60 50 40 30 20 10
. I.
2 3
Pinus sylvestris
4 5 6
Pinus sibirica ■ Abies sibirica
a)
Picea obovata
-ll Jl J -II Jl ill III E
Betula pube scens
Betula pendula ■ Populus tremula б)
Рис. 1. Распределение подроста хвойных (а) и лиственных (б) пород деревьев в изучаемых сообществах, %: Сообщества: 1 — сосново-кедровые с примесью пихты; 2 — березово-сосновые зеленомошно-хвощево-грушанковые; 3 — осиново-березовые хвощево-майниковые; 4 — осиново-березовые разнотравные; 5 — березово-зеленомошно-брус-ничные; 6 — осиново-березовые с примесью сосны осоковые; 7 — березовые с примесью осины разнотравно-осоковые; 8 — осиново-березовые с примесью сосны осоково-грушанковые; 9 — осоково-вейниковые
0
в зависимости от степени трансформации фитоценоза на разных участках. Самые низкие показатели данного параметра были отмечены в оси-ново-березовых с примесью сосны мертвопок-ровных сообществах (Ln = 3,5), в наибольшей степени пострадавших от поднятия грунтовых вод. Здесь до 35 % деревьев характеризуются жизненным состоянием в 4 балла, что соответствует свежему и старому сухостою. На всех нарушенных участках наблюдается сильная захламленность территории и вывалка леса. В основном это остатки коренного сообщества (пихта, ель, кедр), погибшего в результате смены гидрологического режима. В настоящее время эти участки активно зарастают молодыми осинами и березами. Наилучшие параметры жизненного состояния основных пород (Ln = 0,5) отмечены в коренном сообществе. В этих фитоценозах доминируют здоровые Pinus sylvestris и Pinus sibirica, доля которых составляет 41 и 38 % соответственно.
Древесный подрост присутствовал по всей территории проведения исследования, однако по видовому составу и количественным параметрам наблюдались существенные различия между изучаемыми сообществами. Полноценное возобновление основными породами отмечалось только на сохранившихся участках коренного сосново-кедрового с примесью пихты леса. Здесь на долю подроста Pinus sylvestris и Pinus sibirica приходится 46 и 49 % соответственно (рис. 1). При этом на данном участке совершенно отсутствовали молодые лиственные деревья, которые составили основную часть подроста на остальных участках, как в зоне влияния дороги, так и на зарастающей просеке и зоне подтопления. Зато хвойные породы здесь практически полностью отсутствуют. Исключение составил только осиново-березовый с примесью сосны осоково-грушанковый л ес, где процент сосны обыкновенной, от общего коли-
чества подроста достиг 32 %. Еще одной характерной особенностью является увеличение доли Bétula pubéscens в фитоценозах, по мере увеличения влажности почв до 80 % (рис. 1). В целом же состояние подроста на всей изучаемой площади оценивается как удовлетворительное.
Заключение. Таким образом, исследование изучаемой территории позволило выявить 9 типов растительных сообществ, одно из которых является коренным, остальные относятся к вторичным лесам с разной степенью трансформации. Антропогенное воздействие привело к росту доли синантропных растений в структуре изученных сообществ до 22,4 % на участках, прилегающих к дороге.
Также наблюдается смена экологической структуры фитоценозов вследствие поднятия грунтовых вод из-за нарушений естественных линий стока. Наблюдается тенденция к увеличению количества мезогигрофитов (до 40,2 %) и гидромезофитов (до 22,3 %), гигрофитов (5,2 %). На обводненных участках отмечаются водные и при-брежно-водные растения, которые совершенно не характерны для исходного биоценоза с преобладающими мезофитными видами.
Также зарегистрированы изменения в древо -стое, которые выражаются в том, что на протяжении всей трансекты идет смена основных лесо-образующих пород (Pinus sylvestris, Pinus sibirica, Abies sibirica) на Betula pendula, Bétula pubéscens и Pópulus trémula. При этом главные древесные виды коренного сообщества, произрастающие на других участках, характеризуются снижением жизненности, вплоть до полного усыхания. Подрост присутствует на всей обследованной территории и находится в удовлетворительном состоянии, но успешное восстановление коренных пород отмечается только на фоновом участке. На остальной территории продолжается смена сообществ с доминированием берез и осин.
Библиографический список
1. Белых О. А. Экологическая оценка состояния пригородных лесов г. Байкальска / О. А. Белых, А. В. Мокрый, М. А. Галемина, Л. В. Каницкая, Э. Т. Султанова, Е. В. Чупарина // Известия Иркутской государственной экономической академии. — 2015. — Т. 25, № 5. — С. 913—920.
2. Гвоздецкий Н. А. Схема физико-географического районирования Тюменской области / Н. А. Гвоздецкий, А. Е. Кри-волуцкий, А. А. Макунина. — М., 1973. — 248 с.
3. Дрогунова М. С. Эколого-ценотические группы умеренной лесной зоны как фитоиндикаторы биотопов (на примере флоры Тамбовской области) / М. С. Дрогунова, Н. Н. Назаренко // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. Тамбов. — 2017. — Т. 22. Вып. 5. — С. 787—793.
4. Жигальский О. А. Оценка биологического разнообразия лесных экосистем Урала / О. А. Жигальский // Вестник Удмурдского университета. Биология. Науки о Земле. — 2011. — Вып. 3. — С. 13—22.
5. Коробов В. Б. Характер воздействия транспортного комплекса на окружающую среду Архангельской области / В. Б. Коробов, А. Г. Тутыгин, М. И. Долгощелова // Вестник поморского университета. Серия: Естественные науки. — 2011. — № 4. — С. 19—26.
6. Лавыгина О. Л. Экологические аспекты при строительстве линейных объектов / О. Л. Лавыгина // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. № 5 (10) 2014. — С. 73—79.
7. Миронычева-Токарева Н. П. Трансформация растительного покрова болотных экосистем при строительстве дорожного полотна (на примере таежной зоны Западной Сибири) / Н. П. Миронычева-Токарева, Е. В. Михайлова, Е. К. Вишнякова // Вестник Оренбургского государственного университета, 2017. — № 12 (212). — С. 55—59.
8. Прокопьев Е. П. Экология растительных сообществ (Фитоценология): Учеб. Томск, 2003. 456 с.
9. Смирнова О. В. Методологические подходы и методы оценки климаксового и сукцессионного состояния лесных экосистем (на примере восточноевропейских лесов) / О. В. Смирнова // Лесоведение. — 2004. — № 3. — С. 15—27.
10. Цыганов Д. Н. Фитоиндикация экологических режимов в подзоне хвойно-широколиственных лесов / Д. Н. Цыганов. — М.: Наука, 1983. — 196 с.
11. Шишов Л. Л. Классификация и диагностика почв России / Л. Л. Шишов, В. Д. Тонконогов, И. И. Лебедева, М. И. Герасимова. — Смоленск: Ойкумена, 2004. — 342 с.
EVALUATION OF LINEAR FACILITIES INFLUENCE ON THE ECOLOGICAL CONDITION OF VEGETATION
V. V. Ieronova, [email protected];
A. V. Bobrovskaia, [email protected];
University of Tyumen
References
1. Belykh O. A. Ekologicheskaya otsenka sostoyaniya prigorodnykh lesov g. Baykalska / O. A. Belykh. A. V. Mokryy. M. A. Ga-lemina. L. V. Kanitskaya. E. T. Sultanova. E. V. Chuparina. [Ecological assessment of the state of suburban forests in Baikal / O. A. Belykh, A. V. Wet, Salamina M. A., L. V. Kanitskaya, E. T. Sultanov, Y. V. Chuprina]. Izvestiya Irkutskoy gosudarst-vennoy ekonomicheskoy akademii. 2015. Vol. 25. No. 5. P. 913—920. [in Russian]
2. Gvozdetskiy N. A. Skhema fiziko-geograficheskogo rayonirovaniya Tyumenskoy oblasti / N. A. Gvozdetskiy. A. E. Krivolut-skiy. A. A. Makunina. [The scheme of physical-geographical regionalization of the Tyumen Region] Moscow, 1973. 248 p. [in Russian]
3. Drogunova M. S. Ekologo-tsenoticheskiye gruppy umerennoy lesnoy zony kak fitoindikatory biotopov (na primere flory Tam-bovskoy oblasti) / M. S. Drogunova, N. N. Nazarenko. [Ecological-coenotic groups of the temperate forest zone as phytoin-dicator habitats: a study of the flora of the Tambov Region) / M. S. Draganova, N. N. Nazarenko. Bulletin of Tambov University. A series of Natural and technical Sciences.]. Vestnik Tambovskogo universiteta. Seriya Estestvennyye i tekhnicheskiye nau-ki. Tambov. 2017. Vol. 22. No. 5. P. 787—793. [in Russian]
4. Zhigalskiy O. A. Otsenka biologicheskogo raznoobraziya lesnykh ekosistem Urala. [Assessment of biological diversity of forest ecosystems of the Urals, O. A. Zhigal'skii.] Bulletin Udmurd University. Biology. Earth science.]. Vestnik Udmurdskogo universiteta. Biologiya. Nauki o Zemle. 2011. No. 3. P. 13—22. [in Russian]
5. Korobov V. B. Kharakter vozdeystviya transportnogo kompleksa na okruzhayushchuyu sredu Arkhangelskoy oblasti / V. B. Ko-robov. A. G. Tutygin. M. I. Dolgoshchelova. [The nature of the impact of the transport complex on the environment of the Arkhangelsk Region / V. B. Korobov, A. G. Tutygin, M. I. Dolgoshelova. Bulletin of the Pomor University. Series: Natural Sciences.]. Vestnikpomorskogo universiteta. Seriya: Estestvennyye nauki. 2011. No. 4. P. 19—26. [in Russian]
6. Lavygina O. L. Ekologicheskiye aspekty pri stroitelstve lineynykh obyektov. [Ecological aspects of the construction of linear facilities / Ladygina O. L. / Izvestiya vuzov. [Investment. Construction. Real estate]. Izvestiya vuzov. Investitsii. Stroitelstvo. Nedvizhimost. No. 5 (10). 2014. P. 73—79. [in Russian]
7. Mironycheva-Tokareva N. P. Transformatsiya rastitelnogo pokrova bolotnykh ekosistem pri stroitelstve dorozhnogo polotna (na primere tayezhnoy zony Zapadnoy Sibiri) / N. P. Mironycheva-Tokareva. E. V. Mikhaylova. E. K. Vishnyakova. [Transformation of vegetation cover of marsh ecosystems in the construction of the roadway: a case of the taiga zone of Western Siberia) N. P. Mironycheva-Tokareva, E. V. Mikhailova, E. K. Vishnyakova. Bulletin of Orenburg state University]. Vestnik Orenburskogo gosudarstvennogo universiteta. 2017. No. 12 (212). P. 55—59. [in Russian]
8. Prokopyev E. P. Ekologiya rastitelnykh soobshchestv (Fitotsenologiya): Ucheb. [] Tomsk. 2003. 456 p. [in Russian]
9. Smirnova O. V. Metodologicheskiye podkhody i metody otsenki klimaksovogo i suktsessionnogo sostoyaniya lesnykh ekosistem (na primere vostochnoyevropeyskikh lesov). [Methodological approaches and methods of assessment of climax and succession state of forest ecosystems: a case of East European forests) / O. V. Smirnova. Forestry.]. Lesovedeniye. 2004. No. 3. P. 15—27. [in Russian]
10. Tsyganov D. N. Fitoindikatsiya ekologicheskikh rezhimov v podzone khvoyno- shirokolistvennykh lesov. [Phytoindication of ecological regimes in the subzone of coniferous-deciduous forests]. Moscow, Nauka. 1983. 196 p. [in Russian]
11. Shishov L. L. Klassifikatsiya i diagnostika pochv Rossii. L. L. Shishov. V. D. Tonkonogov. I. I. Lebedeva. M. I. Gerasimova. [Classification and diagnostics of soils of Russia. L. L. Shishov, V. D. Tonkonogov, I. I. Lebedeva, M. I. Gerasimova]. Smolensk: Oykumena. 2004. 342 p. [in Russian]
