CC BY
103
3. Выявлены солнечно-земные связи: минимум сглаженных аномалий среднегодовой температуры воздуха лежит в 21 цикле (1983 г.), а максимум - в 22 цикле (2002 г.) солнечной активности, в областях с максимальными числами Вольфа.
4. В уровне безопасности по изменению климата наметилась тенденция от среднего показателя к критической ситуации.
Литература
1. Андрейчик М.Ф., Чульдум А.Ф. Изменение климата в Улуг-Хемской котловине Тувинской горной области // Оптика атмосферы и океана. - 2010. - Т. 23. - 7. - С. 192-196.
2. Алтай-Саянский регион // Региональные изменения климата и угроза для экосистем. - 2001. - Вып. 1.
- 125 с.
3. Богданова Э.Г., Ильин Б.М., Гаврилова С.Ю. Современные методы корректировки измеренных осадков и результаты их применения в полярных регионах России и Северной Америке // Метеорология и гидрология. - 2007. - № 4. - С. 21-44.
4. Изменение средней температуры воздуха Северного полушария за 1841-1985 гг. / К.Я. Винников, П.Я. Гоойсман, К.М. Лугина [и др.] // Метеорология и гидрология. - 1987. - № 1. - С. 45-55.
5. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Техническое резюме. - М., 2008. - 89 с.
6. Хомякова Г.В., Зоидзе Е.К. Агроклиматическая оценка почвенных засух на европейской территории Рос-
сийской Федерации (по наземным данным) // Метеорология и гидрология. - 2002. - № 9. - С. 75-86.
7. Чирков Ю.И. Агрометеорология. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 296 с.
8. Bertoks P. World Resources 1994-1995. - New York, Oxford: University Press, 1987. - 369 p.
9. Stadler S.J. Aridity indexes. The Encyclopedia of Climatology. Edited by J.E. Oliver, R.W. Fairbridge. Van
Nostrand Reinhold Company. - New York, 1987. - P. 102-106.
УДК 504.054+ 630.11 О.В. Злотникова, В.Н. Анпилогов, Л.А. Герасимова
ВОЗДЕЙСТВИЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ НА СОСТОЯНИЕ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ В ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЕ ПОСЕЛКА КЕДРОВЫЙ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ
В статье рассмотрены вопросы оценки жизненного состояния лесных культур сосны обыкновенной в пригородной зоне поселка Кедровый Красноярского края. В качестве основных параметров выбраны основные морфологические показатели годичного линейного прироста: длина прироста осевого побега, его диаметр, количество и длина хвои. Отмечено изменение приростов осевого побега, количества и длины хвои под воздействием нефтепродуктов.
Ключевые слова: сосна обыкновенная, морфологические показатели, воздействие нефтепродуктов, годичный линейный прирост.
O.V. Zlotnikova, V.N. Anpilogov, L.A. Gerasimova
RESEARCH OF OIL PRODUCT INFLUENCE ON THE COMMON PINE CONDITION IN THE KEDROVYI SETTLEMENT SUBURBAN AREA IN KRASNOYARSK REGION
The issues of estimation of the ordinary pine forest culture vital condition in the Kedrovyi settlement suburbal area in Krasnoyarsk region are considered in the article. Basic morphological indicators of a year linear accretion such as axial shoot accretion length, its diameter, needle quantity and length are chosen as key parameters. Change of axial shoot accretion, needle quantity and length under the oil product influence is emphasized.
Key words: common pine, morphological indicators, oil product influence, year linear accretion.
Введение. Из года в год в мире увеличивается загрязнение окружающей среды нефтью и нефтепродуктами, при этом в основном загрязняется вода и почвенный покров. Сложный химический состав нефти и нефтепродуктов приводит к ряду экологических проблем, связанных с изменением биологических и микробиологических свойств почвы и воды, а также к тому, что растительному и животному миру наносится большой ущерб. В частно-
сти, в почве увеличивается содержание тяжелых металлов, таких, как РЬ, V, А^ N входящих в состав нефти, их больше предельно допустимой нормы (ПДК). Тяжелые металлы отрицательно действуют на растения, замедляют их развитие, в несколько раз уменьшают общее содержание микроорганизмов, а самое главное, замедляют действие более 15 ферментов, содержащихся в организме человека [Давыдова, Тагасов, 2002].
Для оценки последствий техногенеза необходимо выявить показатели, адекватно отображающие состояние окружающей среды. Из биологических методов многие авторы считают приоритетным метод биоиндикации [Артамонов, 1986; Сергейчик, 1997; Неверова, Еремеева, 2006; Соболева 2009]. Наиболее удобными для оценки состояния окружающей среды являются растения, так как они осуществляют более интенсивный газообмен по сравнению с человеком и животными, обладают более высокой чувствительностью и стабильностью ответной реакции на действие различных внешних факторов [Сергейчик, 1984].
При оценке состояния окружающей среды многими учеными используется в качестве биоиндикатора сосна обыкновенная (Pinus silvestris Ь). Общеизвестно, что она является видом, реагирующим на загрязнение среды обитания продуктами техногенеза [Ковылина, Зарубина, Ковылин, 2008]. Этот фитоиндикатор широко распространен на всей территории Красноярского края, произрастает как на сухих песках, так и в условиях избыточной влажности. В связи с этим сосна обыкновенная представляет собой удобный объект для биоиндикации уровня загрязнения в любом районе Красноярского края.
Реакции Р. sylvestris Ь на наличие загрязняющих веществ в воздухе и почве неспецифичны и отражают общий уровень загрязнения среды химическими веществами различной природы. Для оценки химической нагрузки на фитоиндикатор используют разные его признаки. Самым распространенным и наиболее простым в исполнении является морфологический подход. В различных литературных источниках в качестве индикационных признаков рекомендуется использовать величину годового прироста основного побега, длину листовой пластинки, размеры генеративных органов [Селянкина, Шкарлет, Мамаев, 1972; Поповичев, 1980]. Годичный линейный прирост древесных растений предложено использовать как показатель мониторинга последствий антропогенного воздействия на природную среду [Кухта, 2003].
Информативным признаком определенного уровня загрязнения атмосферы является состояние хвои: изменение окраски (хлороз, пожелтение), преждевременное увядание и дефолиация, время жизни, наличие некротических пятен [Алексеев, 1990]. При этом форма и цвет некротического пятна является специфической реакцией на определенный вид загрязнения, а доля пораженной поверхности хвоинки может быть использована для количественной оценки реакции фитоиндикатора. Для индикационных целей могут быть использованы также морфологические и анатомические характеристики хвои сосны.
Хвоя сосны используется и как биоаккумулятор аэрогенных загрязнений [Шуберт, 1982; Черненькова, 1986]. Это связано с тем, что хвоя сосны обладает способностью эффективно поглощать загрязняющие вещества, в частности, соединения металлов, в виде аэрозолей за счет диффузионного осаждения последних в полостях и воздушных каналах листовой пластинки [Проблемы экономического мониторинга..., 1992]. Сосна обладает также биоаккумулирующей способностью для ряда металлов, соединения которых поглощаются корневой системой из почвы. Поглощение может быть как метаболическим, так и пассивным [Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989]. Ввиду малой поверхности листа, утолщенной кожицы и малого количества устьиц вынос поглощенных микроэлементов с поверхности листовой пластинки сосны при испарении влаги и газообмене с атмосферой очень мал. За время жизни хвои (4-6 лет в зависимости от условий произрастания дерева) в ее массе накапливаются характерные для данной местности микроэлементы в количествах, достаточных для аналитического определения.
Таким образом, в настоящее время Р. sylvestris Ь как биоиндикатор изучается в основном для определения аэрогенных загрязнений. Нами была предпринята попытка использования сосны как индикатора нефтяных загрязнений почв.
Объекты и методы исследований. Объектом исследований была выбрана подлежащая рекультивации заброшенная мазутная котельная жилого городка 36 ракетной дивизии ракетных войск стратегического назначения, ликвидированной в 2003 году. Мазутная котельная (далее - объект исследований) располагается на северо-восточной окраине поселка Кедровый (широта - 56°13'58", долгота - 92°20'35", высота над ур. м. - 278 м) Емельяновского района Красноярского края.
Объект исследований представляет собой мазутную ловушку выведенной из эксплуатации мазутной котельной, на территории которой находятся две емкости для хранения мазута по 5 тыс. т. Мазутная ловушка площадью 5000 м2 заполнена мазутом на площади примерно 2000 м2.
Единственной древесной формой, соприкасающейся непосредственно с нефтезагрязнениями, является сосна обыкновенная (Pinus silvestris L), которая и стала объектом исследований.
В качестве основных параметров оценки выбраны морфологические показатели годичного линейного прироста [Федорова, Никольская, 2001]: длина годичного прироста, количество хвои осевого побега, длина хвои, диаметр осевого побега.
Для реализации намеченных целей в полевой период 2009 г. было проведено обследование сосны обыкновенной. Обследование проводили по общепринятой методике на двух пробных площадях (20х25 м), заложенных на расстоянии 500 м друг от друга, отличающихся уровнем антропогенного воздействия. На каждой пробной площади обследовали по 10 деревьев. Первая пробная площадь заложена на объекте исследований, вторая является контрольной точкой, которая заложена в том же населенном пункте при равных природных условиях (состав грунта, освещенность и т.п.), но без воздействия нефтепродуктов.
Средние значения морфометрических показателей определяли при камеральной обработке данных. Все материалы обработаны статистически по общепринятой методике [Павлов, Смольянов, Вайс, 2005].
Результаты исследований и их обсуждение. Исследование морфометрических показателей P. silvestгis Ь в начале вегетационного периода показало, что средняя длина годичного прироста (первого и второго порядка) подверженных воздействию нефтепродуктов деревьев была на 37 % меньше, чем на контрольной точке, что возможно связано с ухудшением жизненного состояния сосны вследствие влияния неф-теуглеводородов (рис.1).
При этом уменьшение количества хвои на приросте деревьев объекта было не столь значительно и статистически недостоверно (Р>0,95) - всего на 9 %. Расчет соотношения количество хвоинок/длина прироста показал более плотное их расположение на стебле. Хвоя у деревьев объекта была длиннее на 22,6 %, чем у контрольных. Данный показатель очень интересен, так как при аэрогенных загрязнениях в контрольных точках длина хвои обычно выше. Сочетание таких изменений может свидетельствовать о невысокой степени антропогенного воздействия на растения.
I объект М контрольная точка
159,3
101,5
I
88,5 97,2
I
19,0 15,5
£ 1
ГО
^ н О и >- о
ГО ^
X
о
со
н
и
(и
т
X
о
Рис. 1. Средние морфометрические показатели Р. І. на территории объекта исследований
в начале вегетативного периода
Диаметр осевого побега на объекте на 21 % больше, чем в контрольной точке. Следовательно, при воздействии нефтепродуктов на сосну ее рост увеличивается не в длину, а в толщину.
Для сравнительной оценки образцов можно ввести коэффициент редукции ростовых функций органов тестируемых растений относительно контрольных [Ступко, 2009]:
КРд= (К! + Кп + К1Ь + ЩИ,
где К1 (длина годичного прироста), Кп (количество хвои), К1Ь (длина хвои), М (диаметр осевого побега) - частные коэффициенты редукции, равные отношению среднего значения показателя в стрессовых условиях к среднему его значению в контрольных. Чем выше данный коэффициент, тем более устойчив объект. Кред сосны в начале вегетационного периода составил 1,01.
При изучении в динамике морфометрических показателей сосны в конце вегетационного периода (рис. 2) измерялись те же показатели.
Н Объект иКонтр.точка
160,8
Рис. 2. Средние морфометрические показатели P. І. на территории объекта исследований
в конце вегетативного периода
Средняя длина побегов годичного прироста сосны на объекте исследований была меньше на 24 %, чем в контрольной точке.
Количество хвои годичного прироста осевого побега на объекте исследований было меньше, чем в контрольной точке, на 11 %. При пересчете количества хвои на 10 см длины стебля получается на объекте -66,3, а в контрольной точке - 56,8. Таким образом, плотность хвои так и осталась выше у сосны, подверженной влиянию нефтепродуктов, хотя и снизилась за счет усиления осевого роста.
Необходимо отметить, что у сосны на объекте исследований наблюдался более растянутый период осевого роста. Так, здесь за период исследований прирост осевого побега составил 21,0 %, в то время как у контрольных растений он увеличился максимально уже к началу учета и за следующий период практически не изменился.
Длина хвои на объекте исследований больше на 3 %, чем в контрольной точке. Таким образом, к концу вегетативного периода разница длины хвои стала незначительной.
Диаметр осевого стебля в конце вегетативного периода сохранил большую величину на объекте исследований на 16 %. Кред сосны в конце вегетативного периода составил 0,97.
Помимо наблюдений за годичным линейным приростом, у сосны вегетационным сезоном наблюдалось её старение и повреждение хвои, которые показывали, что она на объекте исследований стареет уже на трехлетнем годичном приросте и имеет более высокую долю поврежденных хвоинок - 11,6 %, а на контрольной точке - всего 3,4 %.
Заключение. Анализируя вышесказанное, можно отметить, что в условиях разлива мазута в исследуемой ловушке степень воздействия загрязнения на сосну оценивается, скорее, как среднее, так как ряд изученных морфометрических параметров вегетативной сферы растений, подвергнутых хроническому влиянию, даже превышают контрольные. Это может свидетельствовать о возможности компенсации вредного воздействия данного вида загрязнения за счет адаптационных механизмов сосны обыкновенной.
Не исключено, что нефтепродукты в какой-то степени влияют на растения, активно испаряясь с поверхности разлива, однако механизм этого воздействия пока не изучен.
Литература
1. Алексеев В.А. Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение. - Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1990. -197 с.
2. Артамонов В.И. Растения и чистота природной среды. - М.: Наука, 1986. - 172 с.
3. Давыдова С.Л., Тагасов В.И. Тяжелые металлы как супертоксиканты XXI века. - М.: Изд-во РУДН,
2002.
4. Здоровье среды: методика оценки / В.М. Захаров [и др.]. - М.: ЦЭПР, 2000. - 65 с.
5. Кабата-Пендиас А., ПендиасХ. Микроэлементы в почвах и растениях. - М.: Мир, 1989. - 439 с.
6. Ковылина О.П., Зарубина И.А., Ковылин А.Н. Оценка жизненного состояния сосны обыкновенной в
зоне техногенного загрязнения // Хвойные бореальной зоны. - 2008. - № 3. - С. 284-289.
7. Кухта А.Е. Линейный прирост деревьев как индикатор состояния среды // Сиб. экол. журн. - 2003. -
№ 6. - С. 767-771.
8. Неверова О.А., Еремеева Н.И. Опыт использования биоиндикаторов в оценке загрязнения окружаю-
щей среды: аналитический обзор / Сибирское отделение РАН; ГПНТБ; Институт экологии человека. -Новосибирск, 2006. - 88 с.
9. Павлов Н.В., Смольянов А.С., Вайс А.А. Математические методы в лесном хозяйстве. - Красноярск:
СибГТУ, 2005. - 192 с.
10. Поповичев Б.Г. Влияние газов, выбрасываемых промышленными предприятиями, на показатели качества семян сосны обыкновенной и березы пушистой // Лесоводство, лесные культуры и почвоведение. - 1980. - № 9. - С. 59-62.
11. Проблемы экологического мониторинга и моделирование экосистем / Б.И. Фомин [и др.]. - СПб., 1992.
- 103 с.
12. Селянкина К.П., Шкарлет О.Д., Мамаев С.А. О репродуктивной функции основных лесообразующих пород Урала в условиях воздействия промышленных выбросов, содержащих агрессивные соединения // Загрязнение атмосферного воздуха предприятиями черной и цветной металлургии и меры по его защите. - Челябинск, 1972. - 120 с.
13. Сергейчик А. Древесные растения и оптимизация промышленной среды. - Минск: Наука и техника, 1984. - 168 с.
14. Сергейчик А. Растения и экология. - Минск: Урожай, 1997. - 224 с.
15. Соболева О.М. Эколого-физиологическая адаптация сосны обыкновенной на урбанизированных территориях Кемеровской области: автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Барнаул, 2009. - С. 6-20.
16. Ступко В.Ю. Культура растительных тканей In Vitro как метод повышения стрессоустойчивости яровой мягкой пшеницы сибирской селекции: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. - Красноярск, 2009. - С. 14-15.
17. Федорова А.И., Никольская А.Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды. - М., 2001. - 288 с.
18. Черненькова Т.В. Методика комплексной оценки состояния лесных биогеоценозов в зоне влияния промышленных предприятий // Пограничные проблемы экологии: сб. науч. тр. - Свердловск: УНЦ АНССР, 1986. - С. 116-127.
19. Шуберт Р. Возможности применения растительных индикаторов в биолого-технической системе контроля окружающей природной среды // Проблемы фонового мониторинга состояния природной среды: сб. ст. - Л.: ГМИ, 1982. - Вып. 1. - С. 104-111.
