Научная статья на тему 'Реакция лесной растительности на промышленное загрязнение на примере сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L. )'

Реакция лесной растительности на промышленное загрязнение на примере сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L. ) Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
550
139
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ДЕНДРОЭКОЛОГИЯ / СОСНА ОБЫКНОВЕННАЯ (PINUS SYLVESTRIS L.) / БИОИНДИКАЦИЯ / ПРОМЫШЛЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Горбачев А. А., Прокофьев И. Л., Жирина Л. С.

В течение 2007-2008 гг. проводились исследования лесного массива, который находится в Фокинском районе г. Брянска вблизи завода «Литий». Основой методики исследования являлся метод анализа изменчивости радиального прироста древесных растений. Проведенный дендроэкологический анализ показал, что реакция на угнетение в загрязненном местообитании проявляется, прежде всего, в уменьшении радиального прироста сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.). Таким образом, дендроэкологический метод позволяет выявить антропогенную нагрузку на экологические системы. Изучение прироста древесины по ширине годичных колец позволяет установить хронологию и динамику развития загрязненных биогеоценозов. Это подчеркивает ее важность применения в биоиндикации.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Горбачев А. А., Прокофьев И. Л., Жирина Л. С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Реакция лесной растительности на промышленное загрязнение на примере сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L. )»

УДК 504.054

РЕАКЦИЯ ЛЕСНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ НА ПРОМЫШЛЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ НА ПРИМЕРЕ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ (РМШ 8ТЬУЕ8ГЫ8 Ь.)

А. А. Горбачев, И. Л. Прокофьев, Л. С. Жирина

В течение 2007-2008 гг. проводились исследования лесного массива, который находится в Фокинском районе г. Брянска вблизи завода «Литий». Основой методики исследования являлся метод анализа изменчивости радиального прироста древесных растений. Проведенный дендроэкологический анализ показал, что реакция на угнетение в загрязненном местообитании проявляется, прежде всего, в уменьшении радиального прироста сосны обыкновенной (Ріпи' іуіувіігіі' Ь.). Таким образом, дендроэкологический метод позволяет выявить антропогенную нагрузку на экологические системы. Изучение прироста древесины по ширине годичных колец позволяет установить хронологию и динамику развития загрязненных биогеоценозов. Это подчеркивает ее важность применения в биоиндикации.

Ключевые слова: дендроэкология, сосна обыкновенная (Ріпи' 'уіув'їгі' Ь.), биоиндикация, промышленное загрязнение.

Введение

В ряду важнейших экологических проблем, связанных с преобразованием поверхности Земли в результате антропогенной деятельности, стоит проблема предотвращения деградации лесных массивов в результате химического загрязнения атмосферы [10]. Влияние воздушного промышленного загрязнения на леса может выражаться в снижении видового разнообразия, в возрастании чувствительности деревьев к инвазиям насекомых и различного рода болезням, а также к климатическим экстремумам в снижении роста, суховершинности и гибели отдельных деревьев. Все эти негативные проявления отражаются на функционировании всей экосистемы [5].

Сосна (Род Ріпи' Ь.) — основная лесообразующая порода на территории нашей страны. По площади своего распространения она занимает второе место, уступая лишь лиственнице [7]. Самый распространенный вид этого рода — сосна обыкновенная (Ріпи' 'уіув'їгі' Ь.) с ареалом от Шотландии до Тихоокеанских берегов, от Северной Норвегии до Португалии и Испании, произрастает также в Италии, на Балканах и в Малой Азии.

Сосна обыкновенная чувствительна к различным антропогенным нагрузкам на экологические системы и, особенно, к атмосферному загрязнению. Из-за нарушения физиологической деятельности деревьев ее реакция часто проявляется в виде суховершинности. Это приводит к тому, что уже в раннем возрасте деревья сосны часто приобретают так называемую «юбочную» форму, поскольку живые ветви сохраняются только у земли, где они зимой покрыты снегом [1].

На территории г. Брянска расположены 1092 предприятия и организации, имеющие источники загрязнения атмосферного воздуха (стационарные - 298; передвижные - 994); 298 предприятий имеют утвержденные проекты нормативов ПДВ загрязняющих веществ в атмосферу; предприятия города ведут контроль охраны атмосферного воздуха по форме ТП (воздух) [3].

Цель исследования: выявление реакции сосны обыкновенной (Ріпи' 'уіув'їгі' Ь.) на промышленное загрязнение атмосферного воздуха в районе завода «Литий» (г. Брянск).

Задачи:

- провести учет воздействия промышленных выбросов на лесные биогеоценозы;

- провести дендроэкологический анализ сосны обыкновенной (Ріпи' 'уіув'їгі' Ь.), произрастающей в зоне антропогенного загрязнения атмосферного воздуха;

- сравнить полученные результаты данных методов и их возможность использования в биоиндикации.

Методы и район исследования

Исследования проводились в 2007-2008 годах. В качестве района исследования был выбран лесной массив, который находится в Фокинском районе г. Брянска, в 500 метрах от завода «Литий». Завод «Литий» является основным источником загрязнения атмосферного воздуха в исследуемом районе. В 1997 году завод прошел реорганизацию, и количество выбросов стало меньше, в связи с остановкой части производства. По данным ЦЛАТИ по Брянской области в 2006 году в состав выбросов производства входят тяжелые металлы (свинец, никель, кобальт и др.), а также значительное количество пыли, двуокиси углерода бария, бора, хрома, марганца, всего 44 вида загрязнителей. Из них ПДВ превышают 26 загрязнителей.

В ходе исследования было заложено 2 типа пробных площадей по 5 повторностей:

1111 1 - контроль - в 4 км от завода «Литий»;

1111 2 - в 500 м от завода «Литий», в районе загрязнения.

Пробные площади закладывались и характеризовались общепринятыми методами

В.Н. Сукачева [8, 9]. Возраст деревьев на обеих пробных площадях составляет 45-50 лет.

Основой методики исследования являлся метод анализа изменчивости радиального прироста древесных растений [2].

На каждой пробной площади на уровне груди (1,3 м от уровня земли) случайным способом без учета направлений сторон света отбирали керны с 10 деревьев средних диаметров возрастным буравом Пресслера по общепринятой методике [2].

Ширина годичного кольца высчитывалась как среднее арифметическое для последних 30 лет, затем высчитывались скользящие средние за 3 и 5 лет, определялось отклонение годичного кольца от средней многолетней (в процентах). Результаты измерений были сведены в вариационные ряды, для которых определялись статистические показатели. Первичные данные были обработаны по стандартным методам статистического анализа [6]. Обработка образцов происходила в лаборатории биоиндикации естественно-географического факультета БГУ. Обработка материала проводилась с помощью цифрового микроскопа Webbers G50s и с помощью пакета программ CDendro7, CooRecorder7, Arstan и Cofecha.

Учет воздействия промышленных выбросов на лесные биогеоценозы проводился по методике Кулагина [4].

На основе количественного соотношения в насаждении деревьев разной степени повреждения производится дифференциация лесонасаждений по степени их поврежденности. Выделяют следующие категории поврежденности древостоев [4].

Таблица 1 - Классификация лесонасаждений по характеру техногенных повреждений

Категория повреждения Представленность деревьев разной степени повреждения

0 (неповрежденные) 0 - не менее 90 %, 1 - до 10 %

1 (слабоповрежденные) 0 - 60-90 %, 4-5 - отсутствуют, другие не регламентируются

2 (среднеповрежденные) 0 - 30-60 %, 4-5 - до 10 %, другие не регламентируются

3 (сильноповрежденные) 0 - до 30 %, 4-5 - 10-30 %, другие не регламентируются

4 (погибающие) 0 - отсутствует, 4-5 - более 30 %

Результаты и их обсуждение

Проведя исследование лесонасаждений по характеру техногенных повреждений, мы получили результаты, которые отражены на рисунке 1 и в таблице 2.

■ О (неповрежденные!

□ 1 [слабоповрежденные)

□ 2 (среднеловре5аденмые> Я 3 (си/ТьиоПоврезеденнЫе)

□ 4 I отмирающие)

пробная площадь

Рисунок 1 - Представленность деревьев разной степени повреждений

в районе исследований

На ПП1 наблюдается преобладание неповрежденных деревьев, а также небольшое присутствие слабоповрежденных. На ПП2 преобладают слабоповрежденные и неповрежденные деревья, однако, данная пробная площадь характеризуется наличием на ней сильнопов-режденных и отмирающих деревьев. Это позволяет сделать вывод о более высокой антропо -генной нагрузке на второй пробной площади.

Таблица 2 - Исследование лесонасаждений по характеру техногенных повреждений

ПП Представленность деревьев разной степени повреждений Категория повреждения

1 0 (неповрежденные) - 90%; 1 (слабоповрежденные) - 10%. 0 (неповрежденные)

2 0 (неповрежденные) - 30%; 1 (слабоповрежденные) - 40%; 2 (поврежденные в средней степени) - 10%; 3 (сильноповрежденные) - 10%; 4 (отмирающие) - 10%. 2 (среднеповрежденные)

Проведенный дендроэкологический анализ показал, что реакция на угнетение в загрязненном местообитании проявляется, прежде всего, в уменьшении радиального прироста. Толщина колец в контрольном участке статистически достоверно больше на 33%, чем на пробной площади, расположенной в зоне атмосферного загрязнения промышленными выбросами завода «Литий». На ПП1 средняя арифметическая ширина годичного кольца составляет 0,64 мм, а на ПП2 - 0,21 мм.

Таким образом, дендроэкологический метод наравне с методом учета воздействия промышленных выбросов на лесные биогеоценозы позволяет выявить антропогенную нагрузку на экологические системы. Однако, изучение прироста древесины по ширине годичных колец позволяет установить хронологию и динамику развития загрязненных биогеоценозов. Это подчеркивает ее важность применения в биоиндикации.

В ходе исследования были получены следующие результаты:

1. Основными загрязнителями данной территории являются углеводороды, пентиле-ны, бензол, диоксид серы, свинец, марганец, фтористый водород, фториды, оксид железа, хром, бор, барий, никель, формальдегид и др.;

2. Техногенные выбросы являются одним из основных факторов массового ослабления деревьев в районе завода «Литий»;

3. Под влиянием загрязнений, особенно по мере приближения к основным источникам выбросов, наблюдается существенное уменьшение прироста деревьев по диаметру, независимо от возраста растений;

Результаты проведенного исследования древесины Pinus sylvestris L., произрастающей в различной экологической обстановке г. Брянска, убеждают в том, что изменение в приросте, вызванные ухудшением среды обитания, носят количественный характер. У сосны количественные значения прироста снижаются постепенно, что подтверждает ее высокую экологическую пластичность.

Pine wood study was carried out in Fokinsky district of Bryansk near factory “Lithium” during 2007-2008 years. Basis of our research was analysis of tree-rings growth variability on plots with different level of pollution. Dendroecology analysis has shown, that industrial air and soil pollution causes reduction of a tree-rings growth. Thus, dendroecology method allows revealing anthropogenic load on ecological systems. Studying of tree-rings growth of year allows to determinate chronology and dynamics of development of polluted ecosystems. It underlines its importance for bioindication and monitoring.

The key words: dendroecology, Pinus sylvestris L., bioindication, industry pollution.

Список литературы

1. Арсеньева Т. В. Эколого-анатомические аспекты изменчивости древесины сосновых из промышленных районов Европейского Севера / Т. В. Арсеньева, Е. С. Чавчавадзе. СПб.: Наука, 2001. 112 с.

2. Битвинскас Т. Т. Дендроклиматологические исследования / Т. Т. Битвинскас. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 172 с.

3. Государственный Доклад "О состоянии окружающей природной среды по Брянской области в 2005 году" / В.П. Иванов [и др.]. Брянск, 2006. 317 с.

4. Кулагин Ю. З. Древесные растения и растительная среда / Ю. З. Кулагин. М.: Наука, 1973. 125 с.

5. Лукина Н. В. Техногенные дигрессии и восстановительные сукцессии в северотаежных лесах / Н. В. Лукина, Т. А. Сухарева, Л. Г. Исаева. М.: Наука, 2005. 245 с.

6. Митропольский А. К. Элементы математической статистики / А. К. Митропольский. Л.: ВЗЛТИ, 1965. 174 с.

7. Побединский А. В. Сосна / А. В. Побединский. М.: Лесная промышленность, 1979.

128 с.

8. Сукачев В.Н. Растительные сообщества / В. Н. Сукачев. Л.- М.: Книга, 1928. 232 с.

9. Сукачев В. Н. Избранные труды: в 3-х томах. Т.1. Основы лесной типологии и био-геоценологии / В. Н. Сукачев. Л.: Наука, 1972. 543 с.

10. Черненькова Т. В. Реакция лесной растительности на промышленное загрязнение / Т. В. Черненькова. М.: Наука, 2002. 191 с.

Об авторах

А. А. Горбачев - студент 4 курса, Брянский государственный университет им. академика И.Г. Петровского, bioindication.lab@gmail.com.

И.Л. Прокофьев - канд. биол. наук, доц., Брянский государственный университет им. академика И.Г. Петровского, bioindication.lab@gmail.com.

Л.С. Жирина - канд. биол. наук, доц., Брянский государственный университет им. академика И.Г. Петровского, bioindication.lab@gmail.com.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.