Здоровье от природы

Оценка состояния среды городской территории с использованием березы повислой в качестве биоиндикатора

࿯Fриторий Западной Сибири (на примере Восточно-Панлорской площади) // Эколого-экономическая эффективность природопользования на современном этапе развития Западно-Сибирского региона: Матер. II Междунар. научно-практ. конф. -Омск: ОМГПУ, 2008. — С. 159-163.

5.Леонов А.В., Пищальник В.М. Анализ условий трансформации нефтяных углеводородов в морских водах и моделирование процесса в заливе Анива // Водные ресурсы. — 2005. -Т. 32. — № 6. — С. 712-726.

6.Немировская И.А. Нефтяные углеводороды в океане // Природа. — 2008. — № 3. — С. 17-27.

7.Корпакова И.Г., Кленкин А.А., Конев В.В., Елецкий Б.Д., Павленко Л.Ф., Скрыптник Г.В. Идентификация происхождения

УВ в воде и донных отложениях Азовского моря // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. — 2005. — № 4. — С. 33-37.

8.Петров А.А. Углеводороды нефти. — М.: Наука, 1984. — 264 с.

9.Другов Ю.С. Экологические анализы при разливах нефти и нефтепродуктов. Практическое руководство. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. — 270 с.

10.Коржов Ю.В., Головко А.К., Туров Ю.П. Изучение состава ал-килбензолов методом хромато-масс-спектрометрии // Известия СО АН СССР. Серия химических наук. — 1989. — Вып. 4. -С. 19-24.

Поступила 30.03.2010 г.

УДК 502.5(571.122-25)

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ СРЕДЫ ГОРОДСКОЙ ТЕРРИТОРИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ В КАЧЕСТВЕ БИОИНДИКАТОРА

А.А. Гуртяк, В.В. Углев

Югорский государственный университет, г. Ханты-Мансийск E-mail: gurtak@mail.ru

Рассмотрены вопросы оценки состояния городской среды на основе показателя флуктуирующей асимметрии листовой пластинки берёзы повислой (Betula pendula Roth). Изучена пространственно-временная динамика коэффициента флуктуирующей асимметрии. Составлена карта распределения флуктуирующей асимметрии на территории г. Ханты-Мансийска. В большинстве районов города в последние годы отмечен рост показателей флуктуирующей асимметрии, что свидетельствует об ухудшении состояния природной среды. В работе оценено влияние метеорологических характеристик климата и химического загрязнения атмосферного воздуха на флуктуирующую асимметрию.

Ключевые слова:

Биоиндикация, флуктуирующая асимметрия, береза повислая, качество среды. Key words:

Bioindication, fluctuating asymmetry, Betula pendula, quality of environment.

Введение

При всей важности проведения оценки качества среды на всех уровнях с применением различных подходов (включая физические, химические, социальные и другие аспекты) приоритетной представляется именно биологическая оценка. Именно состояние, самочувствие различных видов живых существ и самого человека является ключевым моментом и, в конечном счете, волнует нас всех в наибольшей степени.

До сих пор для оценки качества среды в большинстве случаев считается достаточно сравнения содержания поллютантов в разных компонентах экосистем с нормативными предельно допустимыми концентрациями (ПДК). Необходимо иметь в виду, что многообразие загрязняющих веществ и видов воздействия на среду уже сейчас исчисляется тысячами наименований и продолжает расти. Это означает, что определение содержания каждого токсиканта в компонентах среды, учет кумулятивных и синергических эффектов взаимодействия становятся невозможными. В такой ситуации получение интегральной информации о качестве сре-

ды и её пригодности для существования человека посредством оценки состояния живых существ представляется наиболее важным.

Качество окружающей среды в г. Ханты-Мансийске, к сожалению, остается не удовлетворительным [1]. Для определения состояния экосистем города часто используется мониторинг зеленых насаждений. Состояние растений оценивается по различным морфометрическим характеристикам. В работах [2-5] и др. была обоснована возможность использования асимметричности листа в качестве неспецифического показателя отклонения от нормы развития растения, связанного с влиянием различных стрессовых факторов, в том числе загрязнения окружающей среды.

Флуктуирующая асимметрия (ФА) представляет собой незначительные ненаправленные отклонения от строгой билатеральной симметрии как следствие несовершенства онтогенетических процессов, т. е. является результатом неспособности организмов развиваться по точно определенным путям [6]. При ФА различия между сторонами не являются строго генетически детерминированны-

ми. Эта асимметрия (в отличие от направленной асимметрии и антисимметрии) не имеет самостоятельного адаптивного значения. Она является выражением незначительных нарушений симметрии, допускаемых естественным отбором, и отражает стабильность развития. Оценка величины ФА представляет собой корректный способ формализации степени отклонения развития особи и даже популяции от нормы [3, 4].

Целью данной работы является проведение биомониторинга города Ханты-Мансийска по показателю флуктуирующей асимметрии листовой пластинки берёзы повислой (Betula pendula Roth) и выявление динамики асимметрии с 2003 по 2008 гг.

Объекты и методы

В основу нашей работы положена методология оценки качества среды, разработанная в Институте биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН авторским коллективом ученых под руководством д.б.н., чл.-корр. РАН В.М. Захарова и рекомендуемая Центром экологической политики России [3]. Суть метода заключается в определении и анализе ответной реакции растений и мелких животных на условия существования, т. е. местообитание живых организмов (в том числе и людей) оценивается с точки зрения благоприятности для их жизни и развития.

с

Рис. 1. Условное деление г. Ханты-Мансийска на районы: 1) Центр 2) Сутормина 3) Гагарина 4) Самарово 5)АТП 6) Объездная 7) Дунина-Горкавича

Объектом исследований служат средневозрастные культуры березы повислой, произрастающие в условиях многолетнего интенсивного техногенного загрязнения города. Биоиндикационная оценка

территории была проведена двумя картографическими методами: методом изолиний и методом районирования по экологическим баллам.

На первом этапе исследований было проведено рекогносцировочное обследование березовых насаждений г. Ханты-Мансийска. По результатам обследования в различных зонах загрязнения было заложено 8 пробных площадей (рис. 1): «Центр» -культурный и административный центр города, расположенный на северо-западе «Сутормина» -по ул. Сутормина на юго-востоке «Гагарина» — по ул. Гагарина, одной из самых оживленных автодорог в центе города «Самарово» — старейший микрорайон на юге города и «АТП» — в районе автотранспортного предприятия на северо-востоке по ул. Мира. С 2004 г. добавлена новая площадка «Объездная», находящаяся в самой западной части городских построек по ул. Объездной. С 2006 г. наблюдение ведется также в районе Овощно-молоч-ного комбината — «ОМК» (северовосточная окраина города), а с 2007 г. добавлен новый район «Дуни-на-Горкавича» по ул. Дунина-Горкавича. Такое расположение площадок позволяет наиболее полно охватить территорию города. Также был произведён сбор с загородных участков: района д. Шапша, находящегося в 24 км к северо-востоку от города, района полигона твёрдо-бытовых отходов, находящегося в непосредственной близости от д. Шапша и с контрольного (фонового) участка на центральном кордоне заказника «Елизаровский» (Ханты-Мансийский район, пойма нижней Оби).

На каждой пробной площади было собрано по 100 листьев с 10 деревьев. При сборе материала, добиваясь приблизительной однородности образцов, были соблюдены одинаковые условия сбора листьев: примерный возраст деревьев, их удаление от дорог, условия освещения, местоположение листа на кроне дерева, средняя величина листа. Сбор листьев проводился в сентябре.

Для построения изолиний значений ФА на карте города в 2007 г. были дополнительно определены точки сбора материала, равномерно распределенные по городу (рис. 1), общее число которых составило 124. При помощи GPS-навигатора были определены их географические координаты. В каждой точке отбора собрано по 30 листьев с трёх или двух деревьев. Общее число деревьев составило 340. Таким образом, учитывая все точки и районы отбора проб, общее число деревьев составило 390, а листьев — 4280.

На левой и правой стороне каждого листа измеряли 5 показателей:

1.Ширина половинок середины листа.

2.Длина жилки второго порядка, второй от основания листа.

3.Расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка от основания листа.

4.Расстояние между концами этих же жилок.

5.Угол между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка. Величина ФА была определена по формуле:

ФА = 15 XI1 — Щ/+ *),

где Ь и Я — промеры признаков с левой и правой стороны листа.

Для оценки качества среды была использована пятибалльная шкала степени нарушения стабильности развития березы повислой, разработанная В.М. Захаровым и соавторами (таблица). Значения интегрального показателя асимметрии, соответствующие первому баллу, обычно наблюдаются в выборках растений из благоприятных условий произрастания, например, в природных заповедниках. Пятый балл — критическое значение такие значения показателя асимметрии наблюдаются в крайне неблагоприятных условиях, когда растение находится в сильно угнетенном состоянии.

Таблица. Бальная шкала оценки качества среды по величине флуктуирующей асимметрии (ФА) листа березы: повислой [1]

БаллКачество средыФА

IУсловно нормальное&lt0,040

IIНачальные (незначительные) отклонения от нормы0,040…0,044

IIIСредний уровень отклонений от нормы0,045…0,049

IVСущественные (значительные) отклонения от нормы0,050…0,054

VКритическое состояние&gt0,054

Для оценки техногенного загрязнения указанных районов пробоотборником Снегомер ВС-43 были отобраны пробы снега в марте 2006, 2007 и 2008 гг. на всю глубину снежного покрова методом конверта: четыре точки по углам квадрата со стороной 5 м и одна в его центре. В дальнейшем для получения усреднённого значения эти 5 точечных проб смешивались.

Ионный состав воды, оттаявшей и пропущенной через фильтр средней плотности, проанализирован на ионном хроматографе 761 Compact ZC. Анализ тяжёлых металлов произведён на спектрометре с индуктивно-связанной плазмой Optima

2000 DV фирмы Perkin-Elmer (USA) в УНАЦ ЮГУ. Активная реакция воды (рН), удельная электропроводность и содержание кислорода в пробе определены с помощью переносного прибора Trio Mate.

Для расчёта связи между флуктуирующей асимметрией и результатами химического анализа, а также метеорологическими данными использован коэффициент линейной корреляции Пирсона. Данные были обработаны в программе STATISTI-CA v.6.0 и Microsoft Office Excel 2007 (средняя относительная ошибка при расчете ФА составила 10 % при 95 % вероятности, средняя ошибка линейного коэффициента корреляции составила 0,2). Изолинии значений флуктуирующей асимметрии на карте города (рис. 3) построены с помощью компьютерной программы «Surfer» V 8.0.

Результаты и обсуждение

Рассматривая временную динамику ФА, можно отметить, что усредненное значение ФА по всем районам в г. Ханты-Мансийске с 2003 по 2007 гг. находится в интервале 0,053…0,057, а качество среды, соответственно, низкое и находится в пределах 4…5 баллов (рис. 2). И только в 2008 г. состояние среды несколько улучшилось.

Экологическое районирование, проведенное по результатам биомониторинга 2007 г. (рис. 3), показало, что на значительной части территории города Ханты-Мансийска выделяются участки с критическим состоянием среды (42 % от общей площади карты), районы со значительными отклонениями от нормы (36 %) со средними отклонениями (21 %) с незначительными отклонениями (0,7 %) и с условно нормальным состоянием среды (0,3 %).

По результатам исследований можно сказать, что состояние качества среды в черте города Ханты-Мансийска по данным ФА неоднородно. Минимальные значения коэффициента флуктуирующей асимметрии зафиксированы на территории «Самарово» (0,0445), «Сутормина» (0,0448), «Центр» (0,0464) и «Гагарина» (0,0468), которые ха-

Рис 3. Карта состояния среды по данным флуктуирующей асимметрии листовой пластинки березы повислой на территории г. Ханты-Мансийска в 2007г.

рактеризуются третьим баллом качества среды. За ними следует район «Объездная» (0,051) с четвёртым баллом степени загрязнения. Максимально высокие значения ФА отмечены в районах «АТП» (0,0528), «ОМК» (0,0533) и «Дунина-Горкавича» (0,0546), которым соответствует наихудшее качество среды. Наблюдается закономерное повышение значений флуктуирующей асимметрии вдоль главных автомагистралей города Ханты-Мансийска, таких как большая и малая объездные дороги, ул. Гагарина, ул. Энгельса. По-видимому, наиболее значимым фактором, воздействующим на большинство исследуемых территорий, является автотранспорт.

Состояние среды за городом следующее: район полигона ТБО получил четвёртый балл (ФА=0,0519), деревня Шапша — третий (0,0446) и заказник Елизаровский — первый балл (0,0347).

Учитывая некоторые рекомендации М.В. Козлова к использованной методике [7], по отдельности были рассмотрены признаки интегрального показателя асимметрии у каждой выборки. Отмечено, что наибольшей асимметричностью обладают промеры № 3 и 4, что наблюдалось на протяжении всех лет исследований.

Использованная в работе методика основана на оценке способности организма функционировать без отклонений от нормы, что является чувствительным показателем состояния природных популяций. Показатель ФА восприимчив не только к антропогенному воздействию, но и к другим факторам. В работе было рассмотрено влияние метеорологических характеристик на состояние березы повислой. Для этого были проанализированы данные метеорологических служб с 2003 по 2007 гг. Коэффициент корреляции г среднего значения по городу показателя ФА с продолжительностью солнечного сияния составил 0,97. Также на показатель флуктуирующей асимметрии может оказывать влияние влажность воздуха (г=0,6) и средняя температура воздуха (г=0,45).

Таким образом, видно, что при оценке качества среды по показателю ФА необходимо учитывать факторы не только антропогенного характера, но и природные явления и возможное их влияние на показатель стабильности развития.

Для определения источников техногенного воздействия на окружающую среду, а также возможных загрязнителей, негативно влияющих на развитие деревьев в городе, с 2005 г. начаты иссле-

дования по химическому анализу компонентов среды.

Средняя продолжительность снежного покрова в нашей местности составляет более 6 мес. Он появляется преимущественно в начале октября, а начинает разрушаться в середине марта. Его особенность в том, что он накапливает в своём составе практически все вещества, поступающие в атмосферу. В связи с этим снежный покров обладает рядом свойств, делающих его удобным индикатором загрязнения не только самих атмосферных осадков, но и атмосферного воздуха, а также последующего загрязнения почвы и воды.

Найдено, что максимальное содержание анионов и катионов имеется в пробах снега из районов «Гагарина», «Объездная» и «Мира».

По данным химического анализа снежного покрова за 2007 год ФА имеет тесную связь с содержанием Fe в пробе (г=0,75), а также с суммой анионов (г=0,90) и катионов (г=0,88). Достаточно сильно с Са2+ (г=0,6), N0,- (г=0,54) и Mg2+ (г=0,57). Корреляционная связь с содержанием Мп (г=0,38), Вг (г=0,48), С1- (г=0,46), (г=0,45), NH4+ (г=0,37), с удельной электропроводностью (г=0,42) и рН (г=-0,36) незначительная, а с БПК, К+, 8042-, N02-, 2п и Сг отсутствует. Найденные закономерности подтверждают зависимость величины флуктуирующей асимметрии от химического загрязнения среды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Информационный бюллетень «О состоянии окружающей природной среды Ханты-Мансийского автономного округа -Югры в 2004 году». — Ханты-Мансийск: ЗАО «Сибирский издательский дом», 2005. — 119 с.

2.Захаров В.М. Чистякова Е.К., Кряжева Н.Г. Гомеостаз развития как общая характеристика состояния организма: скорре-лированность морфогенетических и физиологических показателей у березы повислой // Доклады РАН. — 1997. — Т. 357. -№ 2. — С. 281-283.

3.Захаров В.М., Чубинишвили А.Т., Дмитриев С.Г., Баранов А.С. и др. Здоровье среды: практика оценки. — М.: Центр экологической политики России, 2000. — 318 с.

4.Захаров В.М., Баранов А.С., Борисов В.И. и др. Здоровье среды: методика оценки. Оценка состояния природных популя-

Выводы

1.Bыполнена оценка состояния городской среды на примере территории г Ханты-Мансийска с использованием показателя флуктуирующей асимметрии листовой пластинки берёзы повислой (Betula pendula Roth). Изучена пространственно-временная динамика коэффициента флуктуирующей асимметрии. Составлена карта распределения флуктуирующей асимметрии на территории г Ханты-Мансийска.

2.Показано, что флуктуирующая асимметрия, усредненная по всем районам в г. Ханты-Мансийске с 2003 по 2007 гг., находится в интервале 0,053…0,057, а качество среды, соответственно, низкое и находится в пределах 4…5 баллов.

3.Экологическое районирование, проведенное по результатам биомониторинга 2007 г., показало, что значительная часть территории города Ханты-Мансийска (78 % от общей площади карты) имеет критическое и значительное отклонение от нормы состояние среды.

4.Установлена связь усредненного показателя флуктуирующей асимметрии по городу с продолжительностью солнечного сияния (r=0,97), влажностью воздуха (r=0,6) и среднегодовой температурой воздуха (r=0,45).

5.По данным химического анализа снежного покрова установлена положительная корреляция величины флуктуирующей асимметрии и химического загрязнения атмосферы.

ций по стабильности развития: методологическое руководство для заповедников. — М.: Центр экологической политики России, 2000. — 68 с.

5.Leung B., Forbes M.R., Houle D. Fluctuating asymmetry as a bio-indicator of stress: comparing efficacy of analyses involving multiple traits // Amer. Natur. — 2000. — V. 155. — P. 101-115.

6.Van Valen L. A study of fluctuating asymmetry // Evolution. — 1962. — V. 16. — № 2. — P. 125-142.

7.Козлов М^. Стабильность развития: мнимая простота методики (о методическом руководстве «Здоровье среды: методика оценки») // Заповедники и национальные парки. — 2002. -№ 37-38. — С. 23-25.

Поступила 17.03.2010 г.

Берёза повислая как индикатор качества городской среды

࿯FУДК 574.5

БЕРЁЗА ПОВИСЛАЯ КАК ИНДИКАТОР КАЧЕСТВА ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ

Л. О. Петункина, А. С. Сарсацкая

PHYTOINDICATION STATE OF BETULA PENDULA IN THE URBAN ENVIRONMENT OF KEMEROVO

L. O. Petunkina, A. S. Sarsatskaya

Рассмотрены результаты исследования насаждений Betula pendula Roth как индикатора качества городской среды. Результаты многолетних биохимических и морфологических исследований свидетельствуют, что у берёзы повислой низкая активность ферментов, повышенная водоудерживающая способность и высокая ксероморфность, что способствует лучшей приспособленности вида к неблагоприятным условиям урбосреды и особенно загрязнению ксенобиотиками. В качестве основного биоиндикационного показателя для определения уровня техногенной нагрузки выбран жизненный потенциал вида, в качестве дополнительных — морфометрические показатели, содержание сульфатной серы и показатель стабильности развития. Такие показатели листовой пластинки березы повислой, как зольность и содержание сульфатной серы, максимальны в условиях сильного промышленного загрязнения и большого потока автотранспорта. В парковых зонах и межспальных районах города, где неблагоприятные условия среды смягчаются разновидовыми групповыми посадками и удаленностью от источников загрязнения, морфометрические показатели выше, чем в посадках магистрального типа, вблизи источников загрязнения с повышенным уровнем техногенной нагрузки и прямым воздействием газообразных выбросов.

The paper presents the results of studying plantations of Betula pendula Roth as an indicator of the quality of the urban environment. The results of long-term biochemical and morphological studies show that Betula pendula has low enzyme activity, increased water-holding capacity and high xeromorphic, which contributes to a better adaptation of the form to unfavourable conditions, especially to contamination of the urban environment with xenobiotics. The vital potential of the species was selected as the main bioindicative indicator to determine the level of technogenic loading, morphometric parameters, the content of sulfur sulfate and the level of development stability were as extra indicators. Such features of birch leaves as the ash and sulfur sulfate content is maximized under high industrial pollution and a large flow of vehicles. In the city park areas and the areas between bedroom communities, where the adverse environmental conditions are softened by multispecies group plantings and remoteness from pollution sources, the morphometric parameters are higher than in the main trunk highway areas, close to sources of pollution with the elevated levels of anthropogenic impact and direct exposure to gaseous emissions.

Ключевые слова: урбоэкосистема, аэротехногенное загрязнение, древесные растения, устойчивость.

Keywords: urban ecosystems, environmental contamination, woody plants, sustainability.

Высокие темпы урбанизации ряда регионов России, к которым относится и город Кемерово, сопровождаются значительным увеличением техногенной нагрузки на окружающую среду. Антропогенез атмосферы, почвы и воды с каждым годом повышается, от чего экологическая обстановка в крупных городах России все чаще характеризуется как «кризисная». Особенно актуальна эта проблема в промышленных городах. Для контроля качества окружающей среды все чаще, наряду с использованием физико-химических методов, используются методы биологического мониторинга, которые позволяют быстро и достаточно точно оценить состояние природной среды. Основными методами биологического мониторинга являются биоиндикация и биотестирование. Биотестирование считается весьма перспективным для получения интегральных оценок загрязнения, поскольку далеко не все поллютанты нормируются и могут быть определены химическим путем.

Одним из эффективных средств улучшения среды города, как по результатам, срокам осуществления, так и по стоимости, является озеленение. В изучении взаимоотношений растений и городской среды прослеживается два направления. В одном случае растения рассматриваются как фитофильтры загрязнителей, терморегуляторы и изоляторы шумов, оценивается их ландшафтная, санитарно-гигиеническая, рек-

реационная и эстетическая значимость [2 7]. Второе направление связано непосредственно с изучением воздействия факторов самой среды города на жизнедеятельность растительных организмов. Многие из изучаемых биологических показателей и экологических характеристик отражают реальное состояние древесных растений в городе и позволяют оценить изменения, происходящие в развитии организмов в разное время. Зеленые насаждения являются достоверными индикаторами качества городской среды и могут использоваться в вопросах мониторинга загрязнения воздуха и почв [5 1].

Степень устойчивости вида к промышленному загрязнению обусловлена его биологическими особенностями. Насаждения березы повислой отличаются высокой экологической пластичностью, интенсивным ростом, долговечностью, обладают высокими пыле- и газоулавливающими свойствами и достаточно хорошо произрастают в условиях промышленного города [6].

Результаты многолетних биохимических и морфологических исследований свидетельствуют, что у берёзы повислой низкая активность ферментов, повышенная водоудерживающая способность и высокая ксеро-морфность, что способствует лучшей приспособленности вида к неблагоприятным условиям урбосреды и особенно загрязнению ксенобиотиками [7 — 9].

Данный вид широко используется в системе озеленения города Кемерово. Были обследованы зеленые насаждения общей площадью около 30 км2 в 34 точках города и за его пределами, описано более двух тысяч деревьев. Статистическая обработка проводилась при помощи ППП «Статистика» многофакторного дисперсионного анализа (General Linear Models). Дополнительное сравнение проводилось в начале и конце вегетационного периода при помощи Z-кри-терия Вилкоксона, независимых переменных U-кри-терием и LSD теста. Достоверными значениями считался уровень не более 0.05, значения от 0.1 до 0.05 считались тенденциями.

Проанализировав расположение пробных площадок, степень негативного воздействия на растения, пробные площадки были объединены в три группы по

степени техногенного влияния. Такое разделение позволило уйти от административно-территориального деления районов исследования и провести дополнительный сравнительный анализ полученных результатов.

Изучение флуктурирующей асимметрии (ФА) листьев березы повислой как показателя стабильности развития организма показало, что при различных уровнях техногенного воздействия величина ФА достоверно отличается. Наблюдается тенденция к увеличению значения ФА при росте негативного воздействия от слабого к высокому уровню (таблица 1), так как при неблагоприятных условиях снижается эффективность гомеостаза и чаще проявляются нарушения в развитии и отклонения от нормального строения листовой пластинки [4].

Таблица 1

Интегральные показатели состояния зеленых насаждений березы повислой

Техногенное воздействиеЖизненное состояние, %Класс виталитетаФАБаллКачество среды

Контроль87 %u0B1 2,6I0,018 %u0B1 0,001Iусловная норма

Слабое83 %u0B1 1,6I0,021 %u0B1 0,003Iусловная норма

Среднее77 %u0B1 2,3II- III0,046 %u0B1 0,006IIIсредний уровень отклонения от нормы

Сильное67 %u0B1 4,2III0,074 %u0B1 0,012Vкритическое

Согласно показателю асимметрии наименьшее отклонение от нормы имели листья, взятые у растений из контрольной группы (с. Тарасово) в 100 км от города, которым был присвоен I балл, средний уровень нарушенности (II — III балл) отмечен более чем у 50 % насаждений города. Существенные отклонения в строении листовой пластинки (IV — V балл) обнаружены в аллельных посадках березы повислой вдоль транспортных магистралей.

Установлена достоверная тенденция снижения жизненного состояния и увеличения показателя асимметрии развития листовой пластинки с ухудшением показателя качества среды вблизи транспортных магистралей, в зоне сильного техногенного воздействия почти на 30 % по сравнению с контролем (таблица 1).

Выявлена прямая зависимость между уровнем загрязнения, жизненным потенциалом и показателем стабильности развития. В районах с техногенной нагрузкой наблюдалось очень низкое (до 50 %) жизненное состояние березы повислой, а показатель стабильности развития — высокий, доходящий до критического уровня (V баллов).

Определение зольных элементов и содержания сульфатной серы подтвердило общую тенденцию к накоплению веществ у устойчивых видов [8 9].

Проведенный дисперсионный анализ выявил достоверные отличия по изучаемым биоиндикационным показателям, в начале и конце вегетационного периода ^.45 = 17.21, р = 0.0164). Масса зольных элементов, содержание сульфатной серы достоверно увеличивалась в среднем в 1,5 раза за вегетацию.

Отмечена корреляционная зависимость между жизненным состоянием зеленых насаждений разных газодинамических зон и содержанием сульфатной

серы (Cv = -0,38). Установлена прямая зависимость между жизненным состоянием, содержанием сера (Cv = -1.0, p = 0.004) и минерального остатка (Cv = -0,98, p = 0.024).

При изучении виталитетного состава насаждений было установлено, что в сильно загрязненном районе площадь листа в 1,5 раза меньше, а их масса в 1,5 раза больше, чем в контроле (таблица 2). За счет уменьшения размеров листовой пластинки растение стремиться сократить поток токсичных веществ, тем самым снизить негативное влияние.

Отмечена обратно пропорциональная зависимость скорости аккумуляции сухого вещества (NAR) и производительности работы листовой поверхности (LAR). Чем больше показатель нетто-ассимиляции, тем меньше ассимилирующая поверхность растения на единицу веса (таблица 2).

Относительный прирост (R, %) листьев в зоне слабого техногенного воздействия в 5 раз выше, чем в зоне сильного. Наибольшая величина показателя скорости роста (AGR) составляет 2 г в день у растений, подвергающихся минимальному негативному воздействию, при максимальном воздействием — абсолютная скорость роста падает до 0,36 г в день, что свидетельствует об угнетении растений и снижении их жизнеспособности и функциональной активности.

Сравнение статистических данных по загрязнению окружающей среды города Кемерово [3] с показателями состояния березы повислой (таблица 3) свидетельствует о том, что зеленые насаждения являются высокочувствительными индикаторами экологического благополучия, а значит информация о здоровье растений и их состоянии позволяет получать интегральную оценку состояния окружающей среды.

Таблица 2

Морфо-функциональные показатели березы повислой

ПоказателиУровень загрязнения атмосферы

контрольслабоесреднеесильное

Площадь листа, см225 %u0B1 0,319,25 %u0B1 1,017,6 %u0B1 0,515,5 %u0B1 0,8

Масса 1000 листьев, г65 %u0B1 0,4573 %u0B1 0,1586 %u0B1 2,3106 %u0B1 11,8

AGR, г/день2,17 %u0B1 0,82 %u0B1 0,81,2 %u0B1 0,80,36 %u0B1 0,8

NAR, г/см2 в день0,009 %u0B1 0,0020,01 %u0B1 0,0020,02 %u0B1 0,0080,04 %u0B1 0,001

LAR, см2/г в день0,27 %u0B1 0,0030,25 %u0B1 0,0010,17 %u0B1 0,0030,14 %u0B1 0,005

R, %24 %u0B1 1,221 %u0B1 1,811,6 %u0B1 0,84,8 %u0B1 0,05

Таблица 3

Оценка степени экологического неблагополучия по состоянию березы повислой

Техногенное воздействиеПоказатели состояния березы повислой Объективные характеристики загрязнения атмосферного воздуха

содержание сульфатной серы, мг/г сух. в-ваФАжизненное состояние, %сумма концентраций кислых газов, доли ПДКИЗАуровень загрязнения

Слабое32,40,049830,985повышенный

Среднее63,10,056761,038,6высокий

Сильное126,60,075653,1522,9очень высокий

Контроль19,10,018870,673условная норма

Рис. 1. Схема карта виталитетного состояния зеленых насаждений берёзы повислой

В качестве основного индикационного признака может быть выбран показатель, отражающий жизнеспособность вида, в качестве дополнительных — мор-фометрические показатели ассимиляционных органов растений, показатель стабильности развития, а также содержание сульфатной серы. Эти интегральные показатели несут в себе существенную информативность при диагностировании качества среды и могут использоваться при организации фитомониторинга.

Ведение фитомониторинга позволит контролировать изменения экологической ситуации в городе по состоянию дендрофлоры и будет способствовать улучшению качества среды обитания населения, поддержанию параметров среды на оптимальном уровне. Результаты наших фитомониторинговых исследований легли в основу создания экологической карты зеленых насаждений города Кемерово с ранжированием по классам виталитете. Оказалось, что большинство березовых посадок города относятся ко II (значок серого цвета) и III (значок черного цвета) классу ви-талитета. Только пяти модельным площадкам города можно присвоить первый класс виталитета (значок черно-белого цвета), такой же как в контроле (рис. 1).

Таким образом, проведенные исследования позволили на основании комплексного изучения оценить адаптивные и индикаторные свойства березы повислой, которые позволяют успешно использовать данный вид в озеленении города в различных типах насаждений.

Многолетними исследованиями (более 15 лет) показано, что береза повислая хорошо справляется с техногенной нагрузкой в условиях городской среды, являясь чувствительным и информативным индикатором качества.

Такие показатели листовой пластинки березы повислой, как зольность и содержание сульфатной серы, максимальны в условиях сильного промышленного загрязнения и большого потока автотранспорта.

В парковых зонах и межспальных районах города, где неблагоприятные условия среды смягчаются раз-новидовыми групповыми посадками и удаленностью от источников загрязнения, морфометрические показатели выше, чем в посадках магистрального типа, вблизи источников загрязнения с повышенным уровнем техногенной нагрузки и прямым воздействием газообразных выбросов.

Литература

1.Гетко Н. В. Растения в техногенной среде // Структура и функция ассимиляционного аппарата. Минск: Наука и техника, 1989. 205 с.

2.Горышина Т. К. Растение в городе. Л., 1991. 152 с.

3.Доклад о состоянии и охране окружающей среды Кемеровской области в 2014 году. Кемерово, 2015. 200 с. Режим доступа: http://kuzbasseco.ru/wp-content/uploads/2015/02/ДОКЛАД-за-2014-на-01.03.2015.pdf

4.Захаров В. М. Методические рекомендации по выполнению оценки качества среды по состоянию живых существ (оценка стабильности развития живых организмов по уровню асимметрии морфологических структур). М.,2003. 25 с.

5.Кулагин A. A. Древесные растения и биологическая консервация промышленных загрязнителей. М.: Наука, 2005. 190 с.

6.Неверова О. А. Характеристика некоторых процессов жизнедеятельности березы повислой в условиях техногенного загрязнения города Кемерово // Региональная экология. СПб., 2002. № 3 — 4(19). С. 58 — 63.

7.Петункина Л. О., Ковригина Л. Н. Комплексная оценка состояния городских насаждений // Вестник КемГУ. 2006. № 1(25). С. 21 — 24.

8.Сарсацкая А. С., Поданева О. И., Михайлова В. Е., Кандаурова Е. А., Акулова Н. А. Диагностика состояния зелёных насаждений в городах Кузбасса // Образование, наука, инновации: вклад молодых исследователей -материалы IX (XLI) Международной научно-практической конференции. Кемерово, 2015. Вып. 16. С. 87 — 90.

9.Сарсацкая А. С. Биоэкологическая оценка зеленых насаждений и их роль в трансформации серосодержащих поллютантов промышленного города // Вестник молодых ученых МГУ «Ломоносов». Вып. III. М.: Макс Пресс, 2007. С. 250 — 253.

Информация об авторах:

Петункина Людмила Олеговна — кандидат биологических наук, доцент кафедры ботаники КемГУ, petunkinalo@gmail.com.

Lyudmila О. Petunkina — Candidate of Biology, Associate Professor, Assistant Professor at the Department of Botany, Kemerovo State University.

Сарсацкая Анна Сергеевна — аспирант кафедры ботаники КемГУ, sarsatskaya@mail.ru.

Anna S. Sarsatskaya — post-graduate student at the Department of Botany, Kemerovo State University.

(Научный руководитель — Л. О. Петункина). (Academic айу1зог — L. O. Petunkina).

Статья поступила в редколлегию 18.09.2015 г.

Берёза — идеальный индикатор экологического состояния среды — Все новости Братска

Внимание
Не удалось вызвать функцию mail. Не удалось вызвать функцию mail. Не удалось вызвать функцию mail. Не удалось вызвать функцию mail. Не удалось вызвать функцию mail. Не удалось вызвать функцию mail. Не удалось вызвать функцию mail. Не удалось вызвать функцию mail. Не удалось вызвать функцию mail. Не удалось вызвать функцию mail.

Берёза — идеальный индикатор экологического состояния среды Оказывается, листья берез (а точнее, березы повислой (латинский вариант названия более чем мил — Betula pendula), растущих в неблагоприятных условиях, становятся асимметричными Блог Научной библиотеки СибГТУ (Красноярск) В прошлом году в университете были проведены интересные исследования состояния окружающей среды в Красноярске. Изучалась береза в разных частях города. Дело в том, что это растение — идеальный индикатор экологического состояния. В зависимости от степени загрязненности района, где она произрастает, ее листья меняют форму. Такие методы исследования среды называют методами дендроиндикации. Этой темой еще со второй половины 90-х годов прошлого века занимается кафедра технологии и машин природообустройства, а именно Елена Владимировна Авдеева и аспиранты, студенты, научными исследованиями которых она руководит. Продолжаю рассказывать об исследованиях университетом городской среды, в которой мы живем. Листовые пластинки березы как экологический индикатор вместе с Еленой Владимировной изучает Валентин Надемянов. Оказывается, листья берез (а точнее, березы повислой (латинский вариант названия более чем мил — Betula pendula :)), растущих в неблагоприятных условиях, становятся асимметричными. И чем деревья хуже себя чувствуют, тем больше степень асимметрии. Изучались растения в девяти скверах города. Оказалось, что самые благоприятные экологические условия в скверах в микрорайоне Ботанический, «Серебряный» и «Космонавтов». Их определили как удовлетворительные. Напряженное состояние в скверах «Панюковский», «Энтузиастов» и у проходной ХМЗ. Наиболее же тяжелое состояние среды — «конфликтное» — в скверах «Одесский», «Семейный» и им. В. И. Сурикова. При этом самый высокий показатель асимметрии листьев — в центре города, в сквере им. В. И. Сурикова! Выходит, здесь окружающая среда наиболее загрязнена.

При этом самый высокий показатель асимметрии листьев — в центре города, в сквере им. В. И. Сурикова! Выходит, здесь окружающая среда наиболее загрязнена.

Эти данные соответствуют результатам замеров стационарных постов наблюдения за качеством атмосферного воздуха. То есть, действительно, там, где обнаружена наибольшая степень асимметрии листьев, воздух наиболее загрязнен. А это значит, что предложенный метод дендроиндикации работает, и его можно использовать в дальнейшем. Метод привлекателен еще и следующими тремя преимуществами: достаточная дешевизна, высокая скорость получения информации, а еще возможность характеризовать состояние среды за длительный промежуток времени. Исследователи разработали шкалу оценки состояния среды в зависимости от степени асимметричности листьев. За условную норму принято значение 9. Этот коэффициент выявлен у листьев плодово-ягодной станции, где атмосфера загрязнена минимально. Увы, ни один из скверов до нее не дотягивают. У самого «несчастного» сквера им. В. И. Сурикова эта величина равна 13,485. За ним в порядке приближения к норме следут другие в таком порядке: сквер «Одесский» (правый берег, район Причала) (12,800), сквер «Семейный» (перекресток улицы Мичурина и Красноярского рабочего) (12,000), сквер «Энтузиастов» (за Торговым центром на правом берегу) (11,235), сквер у проходной ХМЗ (11,200), сквер в микрорайоне Ботанический (улица Фруктовая) (10,980), сквер «Серебряный» (10,665), сквер «Панюковский» (10,460), сквер «Космонавтов» (10,190). Как видите, самыми чистыми (относительно, разумеется) местами оказалась территория за администрацией Октябрьского района (там вдоль улицы Крупской протянулся сквер «Серебряный»), район кинотеатра «Эпицентр» на правобережье (рядом с ним расположен сквер «Панюковский») и сквер «Космонавтов», что в Зеленой роще, за ДК «КрАЗа». Интересны методики исследования листовой пластинки. В этом исследовании использовали две. Одна предполагает вычисление асимметрии по пяти параметрам листьев. Эту мудреную методику разработали ученые в процессе исследований последствий радиоактивного заражения после Чернобыльской аварии (В. М. Захаров и другие). Вторая методика разработана самими исследователями. Здесь измерялись и сравнивались площади половинок листа. Им удалось добиться точности до одного квадратного миллиметра. И в том, и в другом случае листики березы сканировались с разрешением 300 dpi. По первой методике использовались известные программы КОМПАС и MS Excel, а кроме них специальная программа LeafProg, разработанная на кафедре технологии машин природообустройства СибГТУ Е. В. Авдеевой и А. А. Карповым, которая так и называется — «Анализ листовой пластины древесных растений». Она применялась и для измерения площади половинок листьев при использовании второй методики. Подробно результаты этих исследований описаны в следующих публикациях: Авдеева, Е. В. Оценка состояния городской среды методами дендроиндикации / Е. В. Авдеева, В. Ф. Надемянов Сиб. гос. технол. ун-т // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. — 2013. — № 11. — С. 199-205. — Библиогр.: с. 205 (4 назв.). Авдеева, Е. В. Оценка состояния окружающей среды (на примере скверов г. Красноярска) / Е. В. Авдеева, В. Ф. Надемянов Сиб. гос. технол. ун-т // Лесной и химический комплексы — проблемы и решения . — Красноярск : СибГТУ, 2013. — Т. 1. — С. 84-86. — Библиогр.: с. 86 (4 назв.). Авдеева, Е. В. Оценка стабильности развития березы повислой (betula pendula) в скверах г. Красноярска / Е. В. Авдеева, В. Ф. Надемянов Сиб. гос. технол. ун-т // Технологии и оборудование садово-паркового и ландшафтного строительства. — Красноярск : СибГТУ, 2013. — С. 11-14. — Библиогр.: с. 14 (3 назв.). Что можно еще прочитать? ВЛИЯНИЕ АВТОТРАНСПОРТА НА СОСТОЯНИЕ ГОРОДСКОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ В г.БРАТСКЕ. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕКРЕАЦИОННЫХ ЗОН ГОРОДА БРАТСКА МЕТОДОМ ФЛУКТУИРУЮЩЕЙ АСИММЕТРИИ БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ.

Влияние фторидов на древесную растительность в санитарно-защитной зоне БрАЗа. Bratsk org