Ель сибирская как биоиндикатор промышленного загрязнения в городе Омске

Среди многих опасностей, грозящих нормальному функционированию экосистем в последнее десятилетие, можно отнести еще одну — промышленное загрязнение. В условиях промышленного загрязнения атмосферы насаждения древесных растений способны в десятки раз понижать уровни загрязнения и одновременно локализовывать его, т. е. эффективно выполнять роль естественного фильтра.

Для юга Западной Сибири г. Омск является примером, где отчетливо проявляется эффект техногенного воздействия на развитие природно-территориальных комплексов, обусловленный чрезмерной плотностью населения и большой насыщенностью промышленными производствами, автотранспортом. Техногенное загрязнение в городе в 2,7–6,6 раз выше, чем на достаточно большом (25 км) удалении от него [2].

Даже слабое, но постоянное воздействие отходов на определенные структурные и функциональные звенья экосистемы вызывает с течением времени нарушение естественных биологических связей компонентов растительных сообществ: обеднение их состава и снижение общей устойчивости к другим внешним повреждающим воздействиям. Ослабленные древостои, как правило, становятся объектами массового заселения вредителей или грибных инфекций, приводящих к быстрому отмиранию деревьев.

При обследовании городских насаждений Омска в 2011–2014 гг. были получены материалы, характеризующие современное состояние омских городских парков. Выявлены факты ослабления и усыхания деревьев из-за повреждения вредителями и поражения болезнями, а также вследствие негативного влияния на насаждения факторов антропогенного характера.

Одним из наиболее существенных факторов является антропогенное загрязнение территории. В отличие от многих природных стрессов, действующих в течение ограниченного периода времени — от минут и часов (пожары, заморозки) до нескольких лет (очаги размножения вредителей), проявление антропогенного загрязнения территорий обычно продолжается в течение многих десятилетий. Ущерб, причиняемый выбросами промышленных предприятий, трудно поддается учёту и проявляется в виде медленной деградации лесных насаждений [1].

Известно, что у растений газовое питание основное, и поэтому их ассимиляционный аппарат адаптирован к потреблению атмосферной углекислоты, находящейся в концентрации 0,03 % по объёму воздуха. Человек и животные получают из воздуха кислород в концентрации 21 %, то есть приблизительно в 1000 раз больше, чем углекислый газ. Отсюда ясно, что растения будут значительно чувствительнее к атмосферным примесям, чем человек или животное.

Наиболее подвержены влиянию промышленных выбросов в условиях города хвойные деревья, поэтому в качестве индикатора состояния была выбрана ель сибирская. Древостои ели очень чутко реагируют на увеличение уровня загрязнения атмосферного воздуха выбросами промышленных отходов. Так, увеличение дозы загрязнения на 1 мг/м^3. в год сокращает время жизни древостоев на 64 года [4]. Интенсивность роста елей определяли по суммарной длине 10 хвоинок, приросту побега, его массе и массе 10 хвоинок. В качестве контроля для эксперимента был взят участок в Омском лесничестве (с. Подгородка), который расположен в 25 км от городской черты.

Состояние деревьев в черте города Омска оценивалось в процессе лесопатологического обследования парков и скверов в разных районах города. При оценке использовалась шкала категорий состояния деревьев согласно [3].

Чем больше получается значение среднего балла, тем хуже состояние древостоя. На каждом объекте учитывалось в среднем не менее 30 деревьев.

Полученные данные по состоянию ели сибирской в городе Омске, позволяют судить о темпах деградации еловых древостоев в разных районах (Таблица 1). Совершенно очевидно, что состояние еловых насаждений ежегодно ухудшается, причем в разных районах города этот процесс идет с разной скоростью.

Таблица 1

Динамика состояния ели сибирской в условиях городе Омска

Можно констатировать, что хуже обстановка складывается в парке Советского округа. Состояние большей части деревьев было отнесено ко второй категории, то есть-ослабленные. На елях, растущих в этом месте, отмечены наибольший средний балл и самые высокие темпы ухудшения их состояния. По всей вероятности, это связано с расположенными поблизости предприятиями Нефтезавода, чьи выбросы негативно сказываются на состоянии деревьев. Ослаблению деревьев способствует и рекреационная нагрузка на парк, особенно в летний период.

При одних и тех же погодных условиях в годы наблюдений максимальные значения биометрических показателей в опытных вариантах были у растений, произрастающих в лучших экологических условиях — в парке, расположенном на берегу Иртыша, наименьшие — в худших, в парке Советского округа, где ели по длине прироста побега и его массе в два раза отставали от деревьев в контроле (Таблица 2).

Максимальное количество хвоинок на 10 см побега (18,25±0,479) отмечено у деревьев растущих в парке им. 30-летия Победы, меньшее - у елей парка Советского округа (17,45±0,331). В контроле этот показатель был 18,25±0,512 см. Достоверно этот показатель отличался только в парке Советского округа по сравнению с контролем.

Наибольшая суммарная длина 10 хвоинок отмечена у елей в парке им. 30-летия Победы - 14,6±0,398 см. В других парках этот показатель варьирует в незначительном диапазоне: от 13,8±0,294 до 14,2±0,284 см. Подобные измерения в контрольном Подгородном лесхозе составили 14,7±0,384, однако достоверной разницы в этом показателе не получено даже при 95 % уровне значимости.

Таблица 2

Изменение средних морфологических показателей ели сибирской в зависимости от места произрастания

Прирост побега в экологически чистых условиях Омского лесничества составил 11,7±0,31 см, и почти в половину меньше (5,07±0,191- в условиях парка Советского округа. Средний прирост на елях в парке ОмГАУ и в парке им. 30-летия Победы находился на одном уровне от 5,9±0,187 до 5,5±0,175 см. По приросту побега все парки достоверно отличались от контроля даже при 99,9 % уровне значимости. Разница в приросте побега была достоверна в 95 % случаев между парком им. 30-летия Победы и парком Советского округа.

Максимальная масса прироста побега отмечена у елей в парке им. 30-летия Победы (0,9±0,031г). Ели остальных парков имеют примерно одинаковую массу прироста от 0,62±0,02 до 0,61±0,02г. Эти показатели достоверно отличались от аналогичного по Омскому лесничеству - 1,91±0,05г. В то же время ели городских парков по максимальной массе прироста достоверно отличались и от парка им. 30-летия Победы.

По массе 10 хвоинок лидировали деревья, произрастающие в парке им. 30-летия Победы (0,087±0,005). Этот показатель у всех парков достоверно отличается от подобного в Омском лесничестве (0,11±0,005).

На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что экологическая обстановка исследуемой территории непосредственно влияет на состояние хвойных насаждений. Контрольный фон - обследование елей в Омском лесничестве- подтверждает выявленную закономерность. Наилучшие значения по всем изученным показателям у деревьев в парке им. 30-летия Победы, расположенном на берегу Иртыша, который, с точки зрения экологии, является наиболее благополучным районом города. Самая неблагоприятная обстановка для произрастания елей в парке Советского округа, который находится поблизости с промышленными предприятиями города, такими как: «Омский нефтеперерабатывающий завод», «Омский каучук», «Омский завод металлоконструкций» и т. д.

Литература:

1.      Барайщук Г. В. Влияние антропогенных факторов на хвойные насаждения Омска /Г. В. Барайщук, А. А. Гайвас // Защита и карантин растений. — М., 2006. — С. 35.

2.      Гайвас А. А. Антропогенное влияние на численность сосущих насекомых вредителей хвойных насаждений /А. А. Гайвас, Е. В. Кубасова // Омский регион — месторождение возможностей: матер. науч.-техн. конф. — Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. — 460 с.

3.      Санитарные правила в лесах Российской Федерации.–М.: ВНИИЦ Лесресурс,1998.–25 с.

4.      Соловьев В. А. Влияние загрязнения атмосферы на лесные экосистемы: лекции / В. А. Соловьев и др. — Л.: ЛТА, 1989.- С.38–42.