Биоиндикация и оценка устойчивости лесных экосистем в зоне воздействия промышленных предприятий

БИОИНДИКАЦИЯ И ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ В ЗОНЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ  ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Хозяйственная деятельность человека по мере своего развития привела  к усилению антропогенного давления на природную среду в целом, лесные экосистемы и их отдельные компоненты в частности.

В сложившейся ситуации большое  значение для оптимизации лесовосстановительного и лесообразовательного процесса имеет  изучение влияния природных и  антропогенных факторов на продуктивность и устойчивость лесов. Биоиндикация как нельзя лучше выявляет состояние самих живых организмов. Причем изменения этого состояния регистрируются на самых ранних стадиях деградации, что дает человеку такой необходимый выигрыш во времени.

В силу прикрепленного образа жизни растения особенно зависимы от состояния двух сред – наземно-воздушной и почвенной, в которых происходит их рост и развитие. Поэтому загрязнения атмосферы и почвы оказывают самое непосредственное влияние.

В результате различных  видов человеческой деятельности в  воздух выбрасывается более 200 различных компонентов: от опасных газов, кислот и токсичной пыли. Кроме прямого вредного воздействия газов на растения, которое проявляется непосредственно на листовом аппарате, имеет место косвенное влияние, осуществляющееся через почву. Оно приводит к гибели полезной микрофлоры, негативному изменению почвенного поглощающего комплекса, отравлению корневой системы, нарушению минерального питания.

Изменение ряда биоиндикационных показателей развития древесного яруса  леса в зависимости от величины промышленного воздействия прослеживается на примере лесов Орловской области, расположенных в непосредственной близости от промышленных предприятий с различным уровнем выбросов загрязняющих веществ. Для оценки величины антропогенного воздействия были использованы данные об атмосферных выбросах предприятий, а также было определено содержание тяжелых металлов в лесной почве и в растительных тканях. При регистрации степени повреждающего воздействия этих факторов на растения применялись методы визуальной оценки состояния деревьев, лежащие в основе современного лесопатологического мониторинга, и методы биоиндикации: определение величины флуктуирующей асимметрии листьев и определение меристических и счетных показателей развития хвои.

Литейный завод  за год выбрасывает в атмосферу 80,918 тонн загрязняющих веществ. В составе почвы на прилегающей территории присутствуют тяжелые металлы, содержание которых превышает контрольные цифры в 3,05 раза. Общее количество атмосферных выбросов, производимых сталепрокатным заводом - 1085,113 т/г. Содержание тяжелых металлов в почве превышает контрольные цифры в 3,28 раза.

Лесные экосистемы, расположенные на прилегающих к  заводам территориях, представляют собой смешанный и лиственный лес, древесный ярус которого образован  березой бородавчатой и сосной обыкновенной в возрасте 25 – 30 лет. Деревья не несут на себе ярко выраженных признаков угнетения, однако, более детальная визуальная оценка уже выявляет различия в степени благополучия каждой их этих экосистем.

Лесопатологический  мониторинг предусматривает визуальную оценку состояния леса, при которой учитывается форма и состояние кроны деревьев, величина их ежегодного прироста, процент усыхания ветвей и другие внешние показатели развития деревьев контрольной площадки. Эти данные служат основой для определения коэффициента состояния лесного древостоя в целом (здоровый древостой имеет К<1,5, ослабленный – 1,6—2,5, сильно ослабленный – 2,6—3,5, усыхающий – 3,6—4,5, погибший – К>4,6).

Коэффициент состояния  лесного древостоя согласно оценке по визуальной шкале составляет 1,57, что свидетельствует о том, что древесный ярус данной экосистемы лишь приближается к ослабленному состоянию; 1,63, - древесный ярус данной экосистемы уже ослаблен; коэффициент 1,12, - древесный ярус данной экосистемы развивается нормально (К<1,5). Различия с контрольными показателями невелики или отсутствуют.

Биоиндикационные  показатели  в сравнении с контрольными показателями у растений, произрастающих в зоне действия промышленных предприятий, уменьшается размер хвоинок: площадь хвоинки составляет 52,7 - 62,3% от контроля. Также сокращается длина и толщина осевых побегов: меньше контроля – на 57,1-57,5%, толщина - на 48,1-58,6%. Также сокращаются размеры и количество почек, уменьшается ветвление побегов.

Флуктуирующая асимметрии листьев и показатели развития хвои являются важным информативным материалом при оценке состояния смешанного леса. Эти показатели зависят от уровня загрязнения окружающей среды, но не следуют автоматически за изменениями объемов выбросов, так как разные загрязнители производят различное биологическое воздействие. Биоиндикационные показатели объективно характеризуют текущее состояние растений, позволяют судить об устойчивости лесных экосистем и делать обоснованные экологические прогнозы. При этом нарушения в состоянии экосистем выявляются на стадии ранних повреждений, что особенно важно для сохранения существующих лесных участков.