Доктор сельскохоз. наук Анищенко Л.Н.

ФГБОУ ВПО «Брянский государственный университет им.акад. И.Г. Петровского», Россия

БИОИНДИКАЦИЯ В СИСТЕМЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА НА ОПАСНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ ОБЪЕКТАХ ПО УТИЛИЗАЦИИ ХИМИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ

Экологический мониторинг – основное звено обеспечения экологической безопасности на объекте по утилизации химического оружия (ОУХО). Многоуровневая комплексная система экомониторинга включает и блок биомониторинга, который предоставляет данные о состоянии и динамике природных сред в различных зонах ОУХО. Конвенция о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и его уничтожении ратифицирована Российской Федерацией в 1997 г. [8], в рамках которой был создан объект по хранению химического оружия и объект по уничтожению химического оружия в Почепском районе Брянской области. В местах расположения объектов по хранению и уничтожению химического оружия в Кировской, Курганской, Пензенской, Саратовской областях, Удмуртской Республике налажен фоновый и текущий мониторинг за состоянием экосистем в целях обеспечения экологической безопасности [3, 5, 7, 11, 12].

В основу биомониторинга опасного техногенного объекта Почепского района положен комплексный системный подход, ориентированный на поиск надежных биоиндикаторов и информативных показателей, удобных для обработки, анализа и представления, выявление ведущих и сопутствующих экологических факторов в зоне влияния ОУХО, диагностика состояния биоты и в целом природных комплексов, определение биологических критериев качеств окружающей среды в районе влияния объекта, разработка реабилитационных мероприятий и биологических показателей ее эффективности [2, 17]. Так как государственную аттестацию имеют лишь 7 методик биотестирования приоритетная и актуальная задача биомониторинга непосредственно в Брянской области – отработка методик и методических приемов в первую очередь биоиндикации и их научная разработка и утверждение на региональной основе. За период функционирования ОУХО в Брянской области методами экоаналитического мониторинга в компонентах окружающей среды специфические загрязнители не выявлены. Результаты биомониторинга за четырехлетний период в 123 реперных точках ОУХО позволяют оценить состояние биоты в условиях антропогенного воздействия в отсутствии сильных хронических воздействий высокотоксичными веществами.

Цель работы – представить результаты биоиндикации в блоке биомониторинговых работ импактного мониторинга почв, атмосферы и биоты на ОУХО в Брянской области.

При раскрытии цели исследования были использованы: флористические, геоботанические, лабораторно-химические и статистические методы. Исследования велись маршрутным методом, вычислялись синтетические индексы полеотолерантности (ИП) и индексы атмосферной чистоты (ИЧА, ИАЧ) по формуле Х.Х. Трасса (1968) и De Sloover, Le Blanc (1968, 1970) для эпифитных синузий мохообразных и лишайников [13, 14, 19]. Индикаторная информативность лишайников и мохообразных изучена ранее методом непрямой линейной ординации, примененный Л. Мартином (1978), Х.Х. Трассом (1968) для оценки коэффициентов полеотолерантности лишайников [1, 10]. Особенности почвенной альгофлоры в естественных условиях изучались с использованием стекол обрастания (чашечных культур). Видовой состав водорослей определяли почвенно-альгологическим методом (прямого учета) на стёклах обрастания [6, 9]. Вычисляли коэффициент эколого-ценотической значимости вида, как комплексную количественную оценку положения вида в альгогруппировке [3, 4]. Анализ экологической структуры альгогруппировок описали на примере структуры экобиоморф (жизненных форм) [18]. Диагностировалось состояние популяций редких видов флоры в лесных экосистемах на основе жизненности и онтогенетического спектра [15]. Названия сосудистых растений приведено по С.К. Черепанову (1995) [16].

Наиболее распространенными (фоновыми) видами лишайников из 82 зарегистрированных в биотопах исследуемой территории являются: Xanthoria parientina, Parmeliopsis ambigua, Physcia stellaris, Lecanora allophana, Hypogymnia physodes, спорадически встречаются – Cladonia fimbriata, Evernia mesomorpha, Physcia aipolia, P. stellaris, Р. acetabulum, Parmelia sulcata, Imshaugia aleurites. Из 90 описанных видов бриофлоры фоновые виды в основном эпигейные мхи. Различий в видовом составе лишайников и мохообразных реперных точек в санитарно-защитной зоне и зоне защитных мероприятий достоверно не наблюдается. Однако видовой состав лишайников и мохообразных, а также спектр их экологических групп определяется экологическими условиями, создаваемыми внутри ценоза на ключевой точке ОУХО. Биоразнообразие лихено- и бриофлоры реперных точек на этапах исследования 2009-2012 гг. считали фоновым.

Расчет ИП и ИАЧ для эпифитных мохообразных и лишайников показал, что состояние атмосферы на обследованных реперных точках ОУХО благоприятное. Значения ИП изменялось от 2,09±0,17 до 4,22±0,32, что соответствует нормальной и смешанной зоне по состоянию атмосферы. Наибольшее значение ИП наблюдалось в точке 121 (зона борьбы), которая расположена в окрестностях г. Почеп. Показатели ИАЧ изменяются от10 до 15 единиц, это соответствует нормальной зоне по общему состоянию атмосферы. Значения ИП и ИАЧ показал отсутствие изменений в общем состоянии атмосферы. Наиболее перспективен для диагностики состояния атмосферы и выделения экологических зон – ИП.

По итогам почвенно-альгологических исследований в реперных точках различных зон ОУХО определено, что выявленный видовой состав водорослей отражает фоновое состояние среды, а также полностью определяется естественными факторами биотопа растительных сообществ, почвы которых изымались на анализ. Численный видовой состав альгосинузий всех изученных реперных точек различается статистически недостоверно. Доминируют виды отделов Cyanophyta, Chlorophyta. Виды отдела Xantophyta рекомендованы как индикаторами малонарушенных лесных экосистем, а также естественных факторов биотопа экоситем. Альгоиндикационная формула жизненных форм – показатель степени стрессового фактора нарушения экосистем, связанных, прежде всего, с механическими преобразованиями верхнего слоя почвы. Коэффициенты эколого-ценотической значимости, позволяющие выявить доминантные и субдоминантные виды, могут использоваться для количественной характеристики экологической роли видов альгофлоры. Как альготесты предлагается использовать доминанты и субдоминанты: Cylindrospermum muscicola, виды рода Nostoc, Tribonema angustissimum, Pleurococcus vulgaris, Characiopsis minutissima.

Оценка состояния редких видов флоры на территории ОУХО – основа мониторинга общего антропогенного влияния на биосистемы в ходе строительства и эксплуатации опасного техногенного объекта. Диагностика популяции редких видов (региональная Красная книга) приведена на примере флоры. Дрок германский – Genista germanica L. Статус 3 R. Отмечено 1 местонахождение в сосняке горичниковом в реперной точке 30 санитарно-защитной зоны (ССЗ). Обнаружено 3 растения в генеративном состоянии.

Лилия саранка – Lilium martagon L. Статус 3 R. Спорадически встречается на территории реперных точек ССЗ ОУХО в реперных точках 29, 30. В разнотравных дубравах Lilium martagon встречается в травяном покрове с общим проективным покрытием (ОПП) до 5 %. На пробной площадке (ПП) в 4 м² в среднем зарегистрировано 3 вегетирующих растения и 7 – генеративных.

Венечник ветвистый – Anthericum ramosum L. – редкий вид без охранного статуса [4]. Растения создают аспект в сосняке разнотравном и осиннике разнотравном в реперной точке 68. Сообщества сосняка с общей сомкнутостью 0,5 и подростом из Frangula alnus Mill., Sorbus aucuparia L. (сомкнутость – 0,3), в травяном ярусе доминирует Vaccinium myrtillus L. На ПП 2 м² зарегистрировано 44 особи. Соотношение особей венечника (в %) различных возрастных групп: im : v : g) составляет 5 : 20 : 45. В осиннике разнотравном сомкнутость крон древесного яруса – 0,6, подрост в основном сложен из Swida sanguinea (L.) Opiz и Sorbus aucuparia (сомкнутость – 0,3), в травяном ярусе преобладает Chaerophyllum aromaticum L. Соотношение особей венечника (в %) различных возрастных групп: im : v : g) составляет 3 : 25 : 30. На общей площади в 10 м обнаружено 97 особей вида.

Шпажник черепитчатый – Gladiolus imbricatus L. Статус 2 R. 18 особей зарегистрированы на опушке разнотравной термофильной дубравы в реперной точке 6. Абсолютное соотношение возрастных групп (im : v : g) – 4 : 6 : 8. Растения произрастают в сообществе с Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud., Poa palustris L., Myosoton aquaticum (L.) Moench, Veratrum lobelianum Bernh. и Cirsium heterophyllum (L.) Hill

Пыльцеголовник длиннолистный – Cephalanthera longifolia (L.) Fritsch Статус 1 R. Обнаружено 1 растение в генеративном состоянии в 100 м (юго-запад) от реперной точки 6 в дубраве разнотравной.

Гвоздика пышная – Dianthus superbus L. Статус 3 R. Отмечены 2 куртины растений на окраине разнотравного сосняка в реперной точке 29 на территории ССЗ. Общая площадь распространения – 4,5 м², ОПП – 35 %. Большая часть растений находится в генеративном возрастном состоянии.

Солнцецвет монетолистный – Helianthemum nummularium (L.) Mill. Статус 3 R. Обнаружен в реперной точке 29 на территории ССЗ в болотномятликовом сообществе. На площади в 2 м² солнцецвет доминирует во втором ярусе лугового ценоза. 50 % растений находятся в генеративном состоянии.

Серпуха красильная – Serratula tinctoria L. – редкий вид без охранного статуса [4]. Встречается в травяном покрове сосняков горичниковых и разнотравных дубрав с общим проективным покрытием до 1 балла (реперные точки 30, 29 территории ССЗ). На площади в 1 м² соотношение особей (в %) различных возрастных групп: j : im : v : g) составляет 2 : 2 : 10 : 50.

Итак, согласно установленным данным экологическое состояния компонентов природной среды на ОУХО относительно благоприятное и соответствует фоновому (условной норме).

Литература

1. Анищенко Л.Н. Бриоиндикация общего состояния атмосферы городской экосистемы (на примере г. Брянска) // Экология. 2009. № 4. С. 264-270.

2. Анищенко Л.Н. Бриоиндикация состояния среды района опасных техногенных объектов (на примере ОУХО Брянской области) // Ученые записки Орловского государственного университета. Серия Естественные, технические и медицинские науки. 2012. № 6 (50). С. 364-369.

3. Ашихмина Т.Я. Комплексный экологический мониторинг объектов хранения и уничтожения химического оружия. Киров: Вятка, 2002. 544 с.

4. Булохов А. Д., Величкин Э.М. Определитель растений Юго-Западного Нечерноземья России (Брянская, Калужская, Смоленская области). Брянск: Изд-во: БГПУ, 1998. 380 с.

5. Вьюговский А.А. Оценка загрязнения территорий в местах уничтожения химического оружия методом лихеноиндикации: Автореф. …дисс.канд.биол.наук. Брянск, 2010. 19 с.

6. Голлербах М.М. Почвенные водоросли. М.: Наука, 1969. 227с.

7. Иванов А.И. Использование живых организмов различных таксономических групп для биоиндикации состояния окружающей среды // Теоретическая и прикладная экология. 2007 . № 2. С. 73-78.

8. Конвенция о запрещении, разработки, производства, накопления и применения химического оружия и о его уничтожении. М.: ОЗХО, 1996.

9. Кузнецов М. С. Методы изучения микроорганизмов. М.: Наука, 1989. 132 с.

10. Мартин Л., Трасс Х. Лихеноиндикационное картирование г. Таллинна // Лихеноиндикация состояния окружающей среды. Материалы Всесоюзн. конф. 3‑5 окт. 1978. Таллинн, 1978. С. 134‑139.

11. Шляхтин Г.В., Завьялов Е.В., Перевозникова Т.В. Опыт эксплуатации системы биологического мониторинга на объектах по уничтожению химического оружия в Саратовской области // Известия Самарского научного центра РАН. Т.1. № 9. 2007. С. 250-254.

12. Толстых А.В. Опыт создания систем экологической безопасности объектов уничтожения химического оружия // Теоретическая и прикладная экология. 2007. № 2. С. 42-49.

13. Трасс Х.Х. Анализ лихенофлоры Эстонии: Автореф.дис…. докт. биол. наук. Л.: БИН АН СССР, 1968. 80 с.

14. Трасс Х.Х. Классы полеотолерантности лишайников и экологический мониторинг // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Л., 1985. Т.7. С. 122‑137.

15. Ценопопуляции растений (очерки популяционной биологии). М., 1988. 182 с.

16. Черепанов С. К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). СПб: Мир и семья, 1995. 992 с.

17. Шматова Л.М., Анищенко Л.Н., Самошкин Е.Н. Бриоиндикационная оценка состояния компонентов среды вблизи объекта хранения химического оружия (ОХХО) // Лесной вестник. 2009 № 3 (66) С. 53-56.

18. Штина Э.А. Почвенные водоросли. Л.: Наука, 1969. 243 с.

19. De Sloover J., F. LeBlanc Mapping of atmospheric pollution on the basis of lichen sensitivity // Proc. Symp. Recent Advances in Tropical Ecology // Ed.by R.Misra. Varansi. R. Misra, B. Gopal eds. 1968. P. 42-56.