Экология/6.Экологический мониторинг
ГБОУ ВПО МО
«Международный университет природы, общества и человека «Дубна»
В настоящее время под интенсивным воздействием антропогенной деятельности происходит значительное изменение окружающей природной среды, в связи с чем, важной задачей является сохранение устойчивости природных экосистем для будущих поколений.
В последнее время большое внимание
уделяется сохранению устойчивости экосистем в городах, где проживает более 70%
населения. В пределах городов имеет место интегральное воздействие большого
числа негативных факторов, приводящее к значительному ухудшению состояния
окружающей среды, снижению устойчивости городской экосистемы, и как следствие
ухудшению условий жизни населения.
В условиях городов зеленые насаждения
являются одним из наиболее эффективных и экономически выгодных средств
повышения качества жизни горожан. Роль зеленых насаждений в оптимизации
урбанизированных территорий заключается в их способности снижать неблагоприятные
факторы природного и техногенного происхождения. К примеру, зеленые насаждения поглощают из воздуха и нейтрализуют в тканях значительное
количество вредных компонентов промышленных эмиссий, способствуя сохранению
газового баланса в атмосфере. Зеленые насаждения в условиях города
выполняют санитарно-гигиенические, архитектурно-эстетические,
эмоционально-психологические и др. функции. Зеленые насаждения вынуждены
приспосабливаться к неблагоприятным условиям произрастания – загрязнению
воздуха, почвы, вод, недостаточному или избыточному освещению и т.д., что
приводит к снижению их устойчивости и, как следствие, к снижению устойчивости
всей экосистемы города. В связи с вышесказанным, необходимо вовремя
обнаруживать ухудшение их состояния и предпринимать необходимые меры по
устранению этих изменений.
Для выявления антропогенного воздействия
на окружающую среду необходимо формирование многоуровневой системы комплексного
мониторинга. Среди широкого спектра исследуемых
компонентов городских экосистем древесным насаждениям отводится большое
внимание. С помощью растений можно проводить биоиндикацию всех компонентов
окружающей среды (воздуха, почвы и т.д.). Чувствительные фитоиндикаторы
указывают на присутствие загрязняющего вещества в окружающей среде ранними морфологическими
реакциями — изменением окраски листьев (появление хлорозов; желтая, бурая или
бронзовая окраска), различной формы некрозами, преждевременным увяданием,
опаданием листвы и др. У многолетних растений загрязняющие вещества вызывают
изменение размеров, формы, количества органов, направления роста побегов или
изменение плодовитости. Биологические методы оценки являются
интегральными, позволяют наиболее объективно оценить состояние окружающей
среды. Используя биологический подход к оценке качества окружающей среды,
удается установить долгосрочные тенденции и буферную способность биологических
систем в отношении разнообразных и одновременно действующих факторов.
Город Дубна расположен в 125 километрах к
северу от г. Москва на берегу р. Волга.
В целом экологическую обстановку в городе Дубна можно охарактеризовать как
благоприятную, однако на окружающую среду города оказывается антропогенное
воздействие (загрязнение воздуха, вод, почвы), в связи с этим целесообразно
выполнение комплексной оценки состояния окружающей среды г. Дубны.
Устойчивость среды обеспечивается зелеными насаждениями, площадь которых
составляет около 30% общей площади города. Среди древесных насаждений
преобладают хвойные породы, занимающие около 21% площади города (что составляет
около 70 % городских древесных насаждений). В связи с чем, было принято решение
провести биоиндикационную оценку состояния окружающей среды города по хвойным
породам деревьев, с использованием в качестве индикатора сосны обыкновенной Pinus
sylvestris L.
В летние полевые периоды 2008 – 2010 гг.
на территории г. Дубны впервые были проведены биоиндикационные исследования
состояния деревьев сосны обыкновенной Pinus sylvestris L.. Пробоотбор проведен в 57 точках,
равномерно охватывающих все функциональные зоны города. Были исследованы
следующие параметры: некрозы и усыхания хвои, площадь поверхности хвои,
количество хвои на 10 см побега, состояние деревьев сосны обыкновенной,
состояние репродуктивных органов (длина и диаметр шишек), состояние окружающей
среды по лишайникам – эпифитам сосны, биоразнообразие древесных и травянистых
растений в точках пробоотбора.
Результаты исследования были оценены
статистически (в программе Microsoft Excel),
картированы (в программном комплексе Surfer), выполнен корреляционный анализ (в системе Statistica).
Статистическая обработка показала достоверность полученных данных.
По результатам
исследования некрозов и усыхания основная часть территории города относится к 1
и 2 классам загрязнения, то есть воздух идеально чистый и чистый. К этой же
зоне относится территория жилой застройки, большая часть лесопарковых и
промышленных зон. Выявлены локальные участки, характеризующиеся 3 классом
загрязнения воздуха, то есть воздух относительно чистый («норма») и
загрязненный («тревога»). Это районы полигона ТБО «Дубна Правобережная» (самый
большой по площади участок), район железнодорожной станции «Большая Волга» с
перекрестком на Дмитровском шоссе (трасса федерального значения), Восточная
котельная и район Заволжской базы, что можно объяснить повышенной
интенсивностью движения автотранспорта по Дмитровскому шоссе, улицам
Ленинградская и Станционная, а также возможными эманациями вредных веществ на
территории указанных технических объектов.
По площади поверхности хвои вся территория
города Дубна достаточно однородна. Левобережная, северо-западная и северная
части г. Дубны, а также Ратминский бор характеризуется более развитыми
естественными хвойными насаждениями с достаточно высокой площадью поверхности
хвои. Данный параметр отражает общую картину улучшения условий окружающей среды
в северо-западном направлении.
На всей территории г. Дубна количество
хвои на 10 см побега приблизительно одинаково. На основной территории города на
10 см побега сосны обыкновенной от 60 до 75 хвоинок. Более 75 хвоинок на 10 см
побега выявлено на территории Ратминского бора (контрольный участок), а также в
Левобережной части города в частном секторе и лесной зоне. В Правобережной
части города выявлено 3 локальных участка, на которых менее 45 хвоинок на 10 см
побега. Это участок Дмитровского шоссе рядом с разветвлением железной дороги,
район полигона ТБО, а так же район Восточной котельной. Исследование количества
хвои на 10 см побега сосны обыкновенной наиболее подробно отражает существующую
ситуацию в г. Дубна.
Измерение линейных размеров шишек сосны
обыкновенной Pinus sylvestris L.
показало, что состояние генеративных органов сосны на территории города
достаточно однородно. На основной территории города диаметр шишек составляет
70–80 мм, длина шишек от 45 до 55 мм. Картосхемы, построенные по распределению
размеров длины и диаметра шишек, дают визуально схожие
результаты. Выявлено 3 участка с диаметром шишек менее 70 мм и длиной менее 45
мм. В левобережной части города это дорога в сторону г. Кимры и район очистных
сооружений, полигона ТБО «Дубна Левобережная» (самый большой по площади
участок), участок Дмитровского шоссе и Нового шоссе, где в настоящее время
ведется строительство объектов «Особой экономической зоны», а также дорога
рядом с железнодорожной станцией «Дубна» на перекрестке с Новым шоссе (участок,
окруженный с трех сторон дорогой) и ул. Ленинградская с интенсивным движением
автотранспорта.
Исследование общего состояния деревьев
сосны обыкновенной показало, что в основном на территории г. Дубны произрастают
деревья, относящиеся к 1 категории состояния, т.е. без признаков ослабления:
хвоя зеленая, крона густая, прирост текущего года нормальный для данного
возраста. На Левом берегу в западной части селитебной территории (большей
частью промышленные участки) выделен достаточно большой по площади участок с
деревьями сосны обыкновенной, которые имеют 2 категорию состояния, т.е. деревья
ослабленные: хвоя светлее обычного, крона слабо ажурная, прирост уменьшен.
Данная территории прилегает к ОАО «ДМЗ–Федоров» и «ГосМКБ «Радуга». В
институтской части города деревья сосны обыкновенной относятся ко 2 категории
состояния. Также на Правом берегу выделены 2 небольших по площади, локальных
участка со 2 категорией состояния. Это участок дороги на Москву у поста ГИБДД и
район ОАО «Приборный завод «Тензор» и мебельного производства ОАО ПК
«Экомебель». В целом, данное
исследование также показывает общее состояние окружающей среды на территории
города.
Исследование лишайников–эпифитов сосны
показало, что на территории жилой застройки и промышленных зон г. Дубны
лишайников на стволах сосны обыкновенной нет. Один вид лишайника (в основном
гипогимния вздутая) встречается в 16 точках, которые расположены на территории
лесопарковых зон города. Диаметр розеток гипогимнии вздутой от нескольких
миллиметров до 1 сантиметра. В 3 точках встречаются 2 вида лишайников
(гипогимния вздутая и цетрария сосновая или гипогимния вздутая и зеленые
водоросли), данные точки расположены на территории лесных зон.
Проведенная оценка биоразнообразия
древесных и травянистых растений в точках исследования сосны обыкновенной
показала, что основной процент исследованных точек характеризуется общим
видовым разнообразием от 10 до 15 видов, однако есть точки с пониженным видовым
разнообразием. Снижение видового разнообразия в некоторых точках связано с
конкретными антропогенными объектами (например, полигоны ТБО).
На основании проведенных исследований
установлено, что сосна обыкновенная является удобным биоиндикатором для оценки
состояния окружающей среды в городах при условии высокой частоты встречаемости.
Согласно исследованиям, проведенным в г. Дубна, на территории города выявляются
локальные участки нарушения окружающей среды, отчетливо выделяются пятна
ухудшенного состояния среды вблизи объектов техносферы. Изучение лишайников-эпифитов
сосны и общего биоразнообразия древесных и травянистых растений дает общее
представление о состоянии окружающей среды в городе. Морфологические изменения сосны обыкновенной являются информативными при
выявлении участков, отличающихся по уровню загрязнения. Комплексное
исследование морфологических признаков сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. может применяться при мониторинге
состояния окружающей природной среды для выявления участков снижения
устойчивости экосистемы в городах. Исследования должны проводиться
систематически для возможности последующей оценки динамики и прогноза изменений
состояния окружающей среды в условиях роста и развития городов.
Литература:
1.
Ашихмина Т.Я. Экологический мониторинг: Учебно-методическое пособие.
Изд.4-е. – М.: Академический Проект; Альма Матер, 2008.
2.
Баскакова Е.А.
Биоиндикационные исследования как основа эффективного управления качеством
окружающей среды в городе: магистр. дис-ция. – Дубна, 2011.
3.
Мелехова О.П., Егорова
Е.И. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование:
учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений. – М.: Издательский центр
«Академия», 2007.
4.
Шапиро И.А. Лишайники:
удивительные организмы и индикаторы состояния окружающей среды. – СПб.:
Крисмас+, 2003.
5.
Шихова Н.С., Полякова
Е.В. Деревья и кустарники в озеленении города Владивостока. – Владивосток:
Дальнаука, 2006.