Пудов А.М.¹, Шарипов Ш.Ф.², Мустафин Е.С.¹, Блялев С.А.¹, Пудов И.М.¹

1. Карагандинский государственный университет им.Букетова

2. Каркаралинский государственный национальный природный парк

Современное состояние экосистемы сфагнумового болота на территории Каркаралинского государственного национального природного парка

Сохранение биологического разнообразия животного населения Казахстана является в настоящее время важнейшим направлением биологической науки республики. Эта проблема определена приоритетным направлением долгосрочной стратегии «Экология и природные ресурсы», разработанной в соответствии с Посланием Президента страны народу Казахстана – « Казахстан -2030»

Общеизвестно, что в настоящее время одной из актуальных задач охраны природы и природных ресурсов является сохранение генофонда растительного и животного мира, поскольку утрата каждого вида носит ущерб социально-экономическим и эколого-географическим интересам общества. Эту задачу достаточно успешно решают заповедники и национальные парки.

На заповедных участках, где деятельность человека сведена к минимуму, природные комплексы не могут сохранятся в неизменном состоянии по многим факторам Чтобы фиксировать изменения, происходящие на эталонных участках необходимо осуществлять длительные наблюдения за состоянием экосистем и их биотической составляющей, т.е. регистрировать все изменения в их составе и структуре как естественных, так и происходящих в результате антропогенных воздействий. Эту проблему решают путем организации постоянного текущего мониторинга элементов природнотерриториальных комплексов национального парка и его заповедных зон. Актуальность и важность организации и проведения мониторинговых исследований на территории парка, более чем очевидна [1,2].

В настоящее время одной из наиболее актуальных задач охраны природы и природных ресурсов является сохранение генофонда растительного и животного мира, поскольку утрата каждого вида наносит ущерб социально-экономическим и эколого-географическим интересам общества. Эту задачу достаточно успешно решают заповедники и национальные парки [3,4].

Обеднение флоры и фауны происходит быстро и в сжатые сроки, особенно в сосновых лесах. Выпадение из состава животного населения лесов экологически характерных видов сопровождается ростом числа видов с чуждой экологией.

В Каркаралинском районе расположены следующие объекты природно-заповедного фонда Республики Казахстан: Каркаралинский государственный природный национальный парк (КГПНП), Кувский, Каркаралинский и Кентский зоологический заказники республиканского значения, а также памятники природы – Каркаралинское реликтовое сфагновые болото, озера: Шайтанколь и озеро Пашенное. Лесная растительность, сформировавшаяся на гранитных низкогорьях: Куу, Бахты, Каркаралы, Кент и Сарыкулжа, представляет собой остатки реликтовой флоры позднего плейстоцена [5,6,7].

В этих островных борах нашли свои рефугиумы многие элементы арктобореальной флоры. Список бореальных реликтов, произрастающих в этих лесах включает в себя более 110 видов сосудистых растений и 60-мхов. Из 1453 видов растений отмеченных в мелкосопочнике около 800 видов встречаются в Каркаралинских горах [8]. В настоящее время на территории Каркаралинского национального парка выявлено 66 видов цветковых растений, остро нуждающихся в особой охране и 15 видов папоротников, а также сфагнум гладкий [9].

Каркаралинское реликтовое сфагновые болото является уникальным природным объектом, в котором сохранились представители реликтовой флоры, в частности вид сфагнового мха (сфагнум гладкий, рисунок 1).

Рисунок 1 Сфагнум гладкий

Sphagnum teres (Schimp.) Angstr., Handb. Skand. Fl. (ed. 8) 417. 1861. - Сфагнум гладкий. Растения средних размеров, светло-зеленой до желтоватой или буроватой окраски. Склеродермис стебля зеленый до бурого; гиалодермис 2-3-слойный. Веточки по 4-5 в пучке, отстоящих веточек 2 (-3). Головка на верхушке стебля имеет очень крупную конечную почку, выступающую выше окружающих ее молодых веточек. Стеблевые листья до 1.5 мм длиной, языковидные, с усеченной бахромчатой верхушкой, узко окаймленные. Веточные листья черепитчато налегающие или отстоящие, иногда на см, оттопыренные, яйцевидно-ланцетные, коротко заостренные, до 1,4 мм длиной; хлорофиллоносные клетки на срезе треугольные до трапециевидных, обращены широкой стороной на спинную поверхность листа, водоносные клетки с мелкопапиллозными внутренними стенками.

Сфагнум очень чувствителен к изменению условий местообитания, в частности водного режима. Плотность растений на единице площади, длина и количество веточек, размеры листьев зависят от степени влажности среды. Например, в мочажине (понижении на болоте), где много воды, растет обычно густоветвистая разновидность мха, а на гряде (повышенной части болота1), значительно менее увлажненной, встречается в основном редковетвистая форма. Высокочувствителен мох и к концентрации минеральных солей. Если их много, то на верхушках растений заметны кристаллические структуры.

Сфагнум одинаково переносит и чрезмерное обилие влаги на болоте и большую сухость. Во время длительного бездождного периода он может так высохнуть, что начинает крошиться и становится беловато-желтым или совсем белым. Но стоит только ему на некоторое время оказаться в воде, как он вновь возродится к жизни. У сфагнума и образуемого им торфа сильно выражены антибиотические, противомикробные свойства благодаря наличию веществ феноль-ной группы (например, сфагнола).

Химический состав сфагнума и сфагнового торфа изучен еще недостаточно. Известно, что и мох и торф содержат целлюлозу (клетчатку), белки, минеральные соли, битумы и некоторые другие вещества. В состав болотного мха входят соединения высокой физиологической активности (фенолы). Вместе с неблагоприятными для многих видов растений экологическими факторами эти вещества ограничивают вторжение в болото других представителей флоры, особенно древесных. Поэтому на верховых болотах, где доминирует сфагнум, встречаются редкие, приземистые и корявые сосенки почтенного возраста с лишайниками по стволу. А травянистые виды и болотные кустарнички растут вместе со сфагнумом и своей надземной и подземной частями.

При изучении растительных сообществ на болотах большое значение имеет исследование воды, строения и состава почв и экологических условий произрастания.

Метод отбора проб воды проводили по СТ РК ГОСТ Р 51592-2003. Химический анализ проб воды проводили как в полевых унифицированными методами анализа вод ПНДФ 14.1:2.110-97, так и в лабораторных условиях методом атомной абсорбции на пламенном атомно-абсорбционном спектрофотометре Varian AA 140 СТ РК ИСО 8288-2005; СТ РК ГОСТ Р 51309 – 2003. Метод отбора проб почвы проводили по ГОСТ 26423-85. Анализ почвы проводили по СТ РК 1286-2004; ГОСТ 26107-84; ГОСТ 26488-85; МУ 2.1.7.730-99; и СТ РК и методом атомной абсорбции на пламенном атомно-абсорбционном спектрофотометре Varian AA 140.

Определение прозрачности осуществляли модифицированным методом Секи, суть которого сводится к применению диска диаметром в 30 см, выкрашенного в белый цвет, который обладает большим удельным весом.

Для выявления техногенной нагрузки на экосистему сфагнового болота нами были определены места отбора проб почвы и воды в количестве 11 точек (рисунок 2). Результаты проведенных анализов сведены в таблицы 1-4.

Рисунок 2. Схема сфагнового болота с точками отбора проб

Таблица 1 - Анализ качества воды по сфагновому болоту

Показатели качества воды	Точки отбора проб
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Na г/л	0,45	0,43	0,52	0,52	0,56	0,62	0,75	0,76	0,81	0,86	0,89
K г/л	0,08	0,03	0,035	0,035	0,027	0,03	0,03	0,03	0,03	0,042	0,044
Ca г/л	0,036	0,042	0,045	0,045	0,038	0,048	0,056	0,055	0,058	0,062	0,064
Mg г/л	0,03	0,02	0,036	0,039	0,042	0,045	0,043	0,058	0,089	0,075	0,1
Mn г/л	0,07	0,06	0,07	0,08	0,07	0,06	0,07	0,08	0,09	0,08	0,09
HCO3	0,005	0,005	0,006	0,007	0,008	0,009	0,012	0,013	0,012	0,019	0,021
CO3 г/л	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001
SO4 г/л	0,024	0,022	0,028	0,031	0,032	0,029	0,032	0,034	0,034	0,036	0,036
Cl г/л	0,036	0,042	0,045	0,048	0,045	0,052	0,054	0,048	0,053	0,056	0,056
Fe г/л	0,07	0,07	0,09	0,09	0,089	0,086	0,063	0,09	0,08	0,075	0,08
Hg мг/л	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Pb мг/л	0,005	0,003	0,0025	0,0034	0,001	0,002	0,006	0,0065	0,004	0,003	0,002
PH	7,2	7,0	7,5	7,5	7,4	7,3	7,3	7,2	7,0	6,9	6,9
O2 мг/л	7,5	7,3	6,8	6,8	6,5	6,5	6,3	6,3	6,2	5,8	6,0
CO2 мг/л	8,8	8,9	8,1	8,2	7,9	7,5	8,6	8,9	9,0	9,3	9,1
Общая жесткость, г-экв	6,5	6,8	5,5	5,8	5,4	5,0	4,8	4,9	4,6	4,5	4,5
Прозра чность, м	0,4	0,4	0,2	0,2	0,3	0,2	0,3	0,3	0,2	0,2	0,3
Цветность	Без цвета	Без цвета	Слабо Желто ватая	Слабо Желто ватая	Слабо Желто ватая	Слабо Желто ватая	Слабо Желто ватая	Слабо Желто ватая	Слабо Желто ватая	Слабо Желто ватая	Слабо Желто ватая
ПАВ мг/л	-	-	0,5	0,3	0,08	0,08	0,07	0,06	0,05	0,05	0,05
Нитраты мг/л	0,001	0,001	21,3	22,8	25,6	22,4	21,8	24,6	26,7	26,9	25,0
Нитриты мг/л по NO2	0,001	0,001	3,3	3,2	2,8	2,9	3,0	3,2	3,3	3,5	3,0
Углеводо роды	0,0001	0,0001	0,4	0,36	0,38	0,34	0,26	0,21	0,23	0,22	0,24
Бензин	0,0001	0,0001	0,15	0,14	0,12	0,15	0,16	0,18	0,13	0,16	0,15
Взвешен ные вещества, мг/л	0,012	0,012	0,15	0,16	0,22	0,26	0,32	0,54	0,36	0,58	0,56

Таким образом отмечено превышение норм ПДК по нитритам в 1,1 раз; наличие ПАВ, по углеводородам в 1,3 раза; по бензину в 1,5 раза в точке стока из зоны отдыха. Из тяжелых металлов в воде присутствует свинец и марганец в пределах ПДК, остальные элементы, включая ртуть, не обнаружены. Взвешенные вещества накапливаются от истока к стоку.

Таблица 2 - Анализ качества почвы по сфагновому болоту, мг/кг

Пробы	Zn	Pb	Cd	Cu	Ni	As	Mn г/кг
ПДК	23,0	32,0	0,5	3,0	4,0	2,0	1,5*
Болото	0,25	0,0013	-	0,003	0,0001	0,0002	1,2*
Дорога	2,5	0, 28	0,0012	2,4	0,008	0,0003	1,6*

Таблица 3 - Наличие питательных веществ в почве

Участок	Глубина, см	Питательные вещества
		Азот %	Фосфор(Р2О5) мг/100г почвы	Калий, мг/кг	Железо, мг/кг	Общее содержание солей мг/кг
Болото	5	0,15	5,2	90	30	0,12
Дорога	5	0,28	7,6	153	50	0,38

Таблица 4 – Содержание органических веществ в почве, мг/кг

Пробы	Масла минеральные (углеводороды, сумма)	Ксилол	Диоксин	Бензол	Толуол	Формальдегид	Фенол	Бенз(а) пирен
ПДК, мг/кг	300	0,3	0,0001 (ЕЭС)	0,3	0,3	7,0	1,0	0,02
Болото	301,58	0,04	<10^-5	0,12	0,011	6,12	0,016	0,0007
Дорога	342,26	0,05	<10^-5	0,33	0,043	8,35	0,026	0,0025

Проведенный анализ показал превышение ПДК по углеводородам незначительно в почве сфагнумого болота и более сильно около дороги. Кроме того, около дороги имеется превышение ПДК по формальдегиду и высокое его содержание в почве сфагнумого болота. Это свидетельствует о высокой техногенной нагрузке от автомобильного транспорта. Также отмечено высокое содержание нитратов и превышение ПДК по нитритам в воде болота, что указывает на наличие загрязнения азотистыми соединениями, образовавшиеся в результате выпаса скота.

К сожалению, статус национального парка, где допускается определенная хозяйственная деятельность, порой весьма значительная, не может гарантировать надежную защиту сфагнового болота от антропогенных нарушений, которые в КГНПП сводятся, главным образом, к следующему:

- вытаптывание растений, нарушение мохового покрова при выпасе скота и замусоривание при посещении этих мест туристами и отдыхающими;

- загрязнение воды ручьев и болота хозяйственно-бытовыми стоками с прилегающей зоны отдыха;

- загрязнение почвы, растительности и воды выбросами автотранспорта с прилегающей к сфагновому болоту автодороги и автостоянки.

В результате исследований выявлена антропогенная нагрузка на состояние сфагнумого болота и предложены следующие рекомендации по реакреационным мероприятиям для снижения воздействия на его экосистему:

1. Территория сфагнумого болота требует ограждения для предотвращения выпаса скота и излишней нагрузки от посещения туристов;

2. Оборудовать прилегающую к сфагнумому болоту автодорогу водостоком для предотвращения смыва автомобильных выбросов;

3. Отвести хозяйственно-бытовых стоки с территории зоны отдыха в этот же водосток;

4. Для улучшения условий произрастания сфагнума гладкого и других моховидных увеличить территорию заболачивания за счет организации искусственных запруд.

5. Для увеличения количества растений популяции сфагнума гладкого организовать натурализацию вида по территории болота.

Список литературы

1. Шварц С.С. Эволюция биосферы и экологическое прогнозирование. Мир науки: Междунар. журн. 1976. Т. 20. №2. С. – 12-81.

2. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М.: Гидрометеоиздат, 1984. 559 с.

3. Реймерс Н.Ф., Штильмарк Ф.Р. Особо охраняемые природные территории. – М.: Мысль, 1978.

4. Забелина Н.М. Национальный парк. – М.: Мысль, 1987.

5. Грибанов Л.Н. Степные боры Алтайского края и Казахстана – М.-Л.: Гослесбумиздат, 1960.

6. Горчаковский П.Л. Экология бореальных реликтов в лесных оазисах Центрального Казахстана// Экология, 1987а. №2.

7. Горчаковский П.Л. Лесные оазисы Казахского мелкосопочника. – М.: Наука, 1987б.

8. Куприянов А.Н. Охраняемые растения в Карагандинской области - Караганда, 1993.

9. Денисова Л.В. Состояние сосновых боров центральной части Казахского мелкосопочника и пути их охраны //Бюлл. Охраны природы и заповедного дела в СССР. – М.: Изд-во АН СССР, 1962, №6.