CC BY
9«сегник АПК
Ставрополья _________ ~ -----№ 1(5), 2012
УДК 574:005.584.1:005.935.33(470.630-25)
Ткаченко Я. Д.
Ttkachenko Y. D.
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ БИОИНДИКАЦИИ И БИОТЕСТИРОВАНИЯ В ЭКОЛОГИЧЕСКОМ МОНИТОРИНГЕ (НА ПРИМЕРЕ Г. СТАВРОПОЛЯ)
APPLICATION OF METHODS OF BIOINDICATION AND BIOASSAY IN ENVIRONMENTAL MONITORING (ON THE EXAMPLE OF STAVROPOL)
Экология
107
Дана оценка экологического состояния функциональных зон города методами биоиндикации и биотестирования. Приведен интегральный коэффициент сохранности городских экосистем.
Ключевые слова: биомониторинг, фитотоксичность почв, функциональные зоны города.
Ecological state of functional city zones was assessed by methods of bioindication and biotesting. Integral coefficient of city ecosystems preservation is provided in the article.
Keywords: biomonitoring, soil phyto-toxicity, functional zones of the city.
Ткаченко Ярослава Дмитриевна -
аспирант кафедры экологии и ландшафтного строительства Ставропольский государственный аграрный университет Тел.(8652) 71-72-50 E-mail: eco-agro@mail.ru
Tkachenko Yaroslava Dmitrievna -
Ph.D. Student
of Department of Ecolody and Landscape Design Stavropol State Agrarian University Tel. (8652) 71-72-50 E-mail: eco-agro@mail.ru
В последнее время методы биомониторинга все чаще используются для определения токсических свойств окружающих нас сред, поскольку позволяют получить интегральную токсикологическую характеристику последних независимо от состава загрязняющих веществ [1; 2].
Целью настоящей работы является оценка возможности применения методов биоиндикации и биотестирования в экологическом мониторинге г. Ставрополя. Исследования проводили в рамках ежегодного мониторинга, проводимого кафедрой экологии и ландшафтного строительства [3], на учетных площадках, расположенных в функциональных зонах города: рекреационная зона (Ставропольский ботанический сад); селитебная (малоэтажная) зона -Октябрьский район; селитебно-транспортная зона - центр; восточная промышленная зона; северо-западная промышленная зона. Контролем являлась площадка в дендрарии п. СНИ-ИСХ г. Михайловска.
Исследование фитотоксичности почв в различных функциональных зонах города показало, что этот показатель варьирует в достаточно широких пределах - от 20 % (нетоксичные почвы) в рекреационной зоне до 56 % (сильнотоксичные почвы) в восточной промышленной зоне.
Нарастание фитотоксичности происходит по мере увеличения антропогенной нагрузки в следующем ряду: рекреационная зона< селитебная (малоэтажная зона)<селитебно-транспортная зона<промышленная зона (рис. 1).
Рисунок 1 - Фитотоксичность почв в различных функциональных зонах г. Ставрополя:
1 - контроль; 2 - рекреационная зона; 3 - селитебная (малоэтажная) зона; 4 - селитебно-транспортная зона;
5 - восточная промышленная зона; 6 - северо-западная промышленная зона
Уже в селитебной (малоэтажной) зоне почвы переходят из разряда слаботоксичных в среднетоксичные. По сравнению с контролем их токсичность увеличилась на 12 %, а в селитебно-транспортной зоне еще на 10 % и составила 38 %, что более чем в два раза превышает контрольный показатель фитотоксичности.
В северо-западной и восточной промышленных зонах города наблюдаются сильнотоксичные почвы (49 и 56 % соответственно), что связано как с выбросами промышленных предприятий, так и с автотранспортной нагрузкой.
Жквар™ь™ї„„...-. К естеик АПК
И И Ставрополья
научно-практический журнал
Анализ динамики соотношения групп проростков озимой пшеницы свидетельствует об изменении доли этих групп в различных функциональных зонах города (рис. 2).
Для контрольного образца (дендрарий п. СНИИСХ) с общей фитотоксичностью почвы 17 % характерно равномерное распределение проростков с длиной стебля более 10 см (44 %), проростки 1 и 2 групп распределены практически равномерно - 21 и 27 % соответственно. Доля проростков с дефектами составляет всего 8 % от общего числа групп.
4
8% 2
21%
3 2 1
44% 27%
а) контроль
В рекреационной зоне города (Ставропольский ботанический сад) соотношение групп проростков изменяется в сторону выравнивания их числа по группам за счет уменьшения числа растений третьей группы почти в два раза и увеличения почти на столько же растений первой группы. Количество проростков второй группы по сравнению с контролем не изменилось (27 %), а число проростков с дефектами было даже несколько ниже - 6 % (в контрольном образце - 8 %).
4
6%
3 1
28% 39%
2 ■
27%
б)рекреационная зона
д) восточная промышленная зона
■
41%
1 к
57% ,
3 2^^^^
0% 2%
е) северо-западная промышленная зона
Рисунок 2 - Динамика изменения групп проростков озимой пшеницы в различных функциональных зонах г. Ставрополя:
1 - длина стебля 1-4 см; 2 - длина стебля 5-9 см; 3 - длина стебля >10 см; 4 - проростки с дефектами
в
естник АПК
Ставрополья
№ 1(5), 2012
Экология
109
Нарастание фитотоксичности почв в селитебных зонах города происходит за счет значительного уменьшения растений с длиной стебля более 10 см. В селитебной (малоэтажной) зоне доля таких проростков составила 13 % и сократилась по сравнению с контролем на 77,5 %, а в селитебно-транспортной зоне на 92,5 % (3 % от общего числа проростков). При этом почти в два раза по сравнению с контролем увеличилось количество проростков с дефектами (15 и 19 % соответственно).
В промышленных зонах города (сильнотоксичные почвы) размер подавляющего большинства растений не превысил 1-4 см (64 % в восточной промышленной зоне и 57 % в северозападной промышленной зоне). Проростков второй группы всего 7 % и 2 % соответственно, третьей группы нет вообще. В северо-западной промзоне доля растений с дефектами увеличивается практически в 3 раза и составляет 41 % от общего числа растений.
Увеличение антропогенной нагрузки в селитебно-транспортных и промышленных функциональных зонах города оказывает негативное воздействие на рост хвойных пород (ель обыкновенная). Оксиды азота, содержащиеся в выбросах автотранспорта, снижают не только декоративность елей, но и продолжительность жизни хвои, уменьшают скорость ежегодного прироста. В результате исследований ожоги повышенными концентрациями диоксида азота были обнаружены у 36 елей, произрастающих в различных функциональных зонах города. Размеры ожогов варьировали - от точечных некрозов и побурения кончиков хвои до полного ее отмирания и оголения ветвей. Наименьшее влияние испытывают растения рекреационной зоны города. Ожоги у них наблюдаются в виде некрозов кончиков хвои и незначительны по размерам - около 1 см. При этом длина ежегодного прироста составляет почти 111,7 мм при средней длине хвои 22 мм, то есть скорость роста ели значительно выше, чем скорость нарастания ожога. У елей, растущих в селитебных зонах города ежегодный прирост по сравнению с контролем уменьшился: в селитебной (малоэтажной) зоне на 34 %, а в селитебно-транспортной на 41,7 %. Одновременно возросла длина ожогов - 9,9 мм в селитебной (малоэтажной) зоне и 33,5 - в селитебно-транспортной, что объясняется увеличением выбросов оксидов азота от автотранспорта. Соотношение длины прироста к длине ожога уменьшилось с 8 до 2,1, что свидетельствует об ускоряющейся деградации деревьев.
Значительные размеры ожогов имеют растения, произрастающие в промышленных зонах города - 55-57 мм. При этом у них наблюдается снижение длины прироста до 49 мм, что на 60 % ниже, чем у елей, растущих на контрольной территории и на 38 % ниже, чем у деревьев селитебной (малоэтажной) зоны. Соотношение прироста к длине ожога составляет 0,9, что проявляется в отмирании не только хвои, но и ветвей.
Загрязнение почв тяжелыми металлами в результате воздействия автотранспорта и промышленного загрязнения выражается в проявлении флуктуирующей асимметрии -небольших ненаправленных различий между правой и левой сторонами морфологических структур, которые в норме обладают билатеральной симметрией. Такие различия являются результатом внешнего неблагоприятного воздействия на организм, который при нормальных условиях развития защищен от таких случайностей и обладает минимальной асимметрией. При стрессе эффективность защитных механизмов снижается, что приводит к повышению уровня асимметрии. Флуктуирующая асимметрия выступает в качестве меры стабильности развития организма [4]. Она характеризует способность организма к формированию фенотипа при минимальном уровне онтогенетических нарушений, который в свою очередь является показателем степени соответствия условий среды требованиям организма. Таким образом, речь идет о качестве среды и ее здоровье.
Анализ полученных данных выявил экологическую разнородность г. Ставрополя. Минимальное значение коэффициента асимметрии (0,025) наблюдается на контроле. В рекреационной зоне, селитебной малоэтажной и селитебнотранспортной коэффициент флуктуирующей асимметрии листовых пластинок ВеШ!а репЬи!а колеблется в пределах 0,027-0,04. И наиболее подвержены влиянию комплекса негативных факторов участки селитебно-транспортной, восточной и северо-западной промышленных зон, где показатели коэффициента флуктуирующей асимметрии максимальны.
В соответствии со шкалой оценки отклонений состояния организма от условной нормы по величине интегрального показателя стабильности развития березы повислой [5] на территории г. Ставрополя выделяются участки, которые соответствуют первому, второму и четвертому-пятому баллам. Значения интегрального показателя асимметрии, соответствующие четвертому и пятому баллам, что свидетельствует о крайне неблагоприятной экологической обстановке, наблюдались нами в промышленных зонах города: 0,056 - в восточной промышленной зоне и 0,051 - в северо-западной промышленной зоне.
На основе полученных данных по учетным площадкам и с целью генерализации результатов исследований нами был рассчитан интегральный коэффициент сохранности систем (ИКС) различных функциональных зон города. На основе шкалы для оценки сохранности можно сделать вывод, что только территорию Ставропольского ботанического сада (рекреационная зона) по сумме всех показателей можно отнести к фоновым (ИКС 94,8 %). Все остальные учетные площадки находятся в стадии деградации: в селитебных зонах ИКС равен 69,6-62,0 %; в промышленных - 44,2-44,4 %.
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
еегник АПК
Ставрополья
Данные биомониторинговых исследований использовать методы биоиндикации и биоте-вполне согласуются с загрязнением почв тяже- стирования в экологическом мониторинге голыми металлами, что, на наш взгляд, позволяет родских систем.
Литература
1. Мандра Ю. А. Комплексная фитоиндикационная оценка состояния окружающей среды города-курорта Кисловодск // Юг России: Экология, развитие. 2010. № 1. С. 33-40.
2. Поспелова О. А., Окрут С. В., Степаненко Е. Е. и др. Влияние функциональных зон города на фитотоксичность вод малой реки // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Т. 13, № 5. 2011. С. 216-219.
3. Поспелова О. А., Степаненко Е. Е., Еременко Р. С. Влияние антропогенной нагрузки на древесную растительность г. Ставрополя // Динамиката на современ-ната наука - 2010 : материалы 6-й Меж-дунар. науч.-практ. конф. София, 2010. С. 1-55.
4. Мандра Ю. А. Место и роль фитоиндикации в общей системе экологического мониторинга // Вестник МГТУ Станкин. 2010. № 2. С. 74-78.
5. Захаров В. М., Баранов А. С., Борисов В. И. Здоровье среды: методика оценки. М. : Центр экологической политики России, 2000. 68 с.
References
1. Mandra Yu. A. Integrated phitoindication environmental assessment of resort town Kislovodsk // South of Russia: ecology, development. 2010. № 1. P. 33-40.
2. Pospelova O. A., Okrut S. V., Stepanenko E. E. at al. Effect of functional areas of the city on a small river waters phitotoxicity. Bulletin of Samara scientific center of the Russian Academy of Sciences. V. 13, № 5. 2011. P. 216-219.
3. Pospelova O. A., Stepanenko E. E., Eremenko R. S. Influence of anthropogenic stress on tree vegetation in Stavropol city // Dinamic of modern science - 2010 : materials adapted from the 6th International Scientific Research Conference. Sofia, 2010. P. 5155.
4. Mandra Yu. A. Role of phitoindication in the system of Biomonitoring// Bulletin of MGTU Stankin. 2010. № 2. P. 74-78.
5. Zaharov V. M., Baranov A. S., Borisov V. I. Health of environment: estimation procedure. M. : Russian Center of ecological policy, 2000. P. 68.
