Оценка состояния окружающей среды г. Ханты-Мансийска методом биоиндикации с использованием березы повислой

ВЕСТНИК ЮГОРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

2008 г. Выпуск 3 (10). С. 81-84

УДК 502.5

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Г. ХАНТЫ-МАНСИЙСКА МЕТОДОМ БИОИНДИКАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ

В.В. Углев, А.А. Гуртяк

Оценка качества окружающей среды является сложной многоуровневой задачей. Для определения состояния экосистем города, прежде всего, используется мониторинг зеленых насаждений. Состояние растений оценивается по различным морфометрическим характеристикам. В работах [1-3,5] и др. была обоснована возможность использования асимметричности листа в качестве неспецифического показателя отклонения от нормы развития растения, связанного с влиянием различных стрессовых факторов. Оценка величины флуктуирующей (случайной) асимметрии представляет собой корректный способ формализации степени этих отклонений.

Целью данной работы явилось проведение биомониторинга города Ханты-Мансийска по показателю флуктуирующей асимметрии листовой пластинки берёзы повислой (ВеПйа

репс1и1а Ь.) и выявление динамики асимметрии с 2003 по 2007 годы.

Для оценки флуктуирующей асимметрии применялась методика В.М. Захарова с соавторами [4]. По этой же методике проводилась и оценка качества среды. Город Ханты-Мансийск был разбит на районы (рис.1), позволяющие минимизировать количество собранного материала, в то же время максимально охватить его территорию. Для сравнения произведён сбор образцов с загородных участков: района д. Шапша (в 24-26 км от города); района полигона твёрдо-бытовых отходов (ТБО), находящегося в непосредственной близости от д. Шапша; и контрольного (фонового) участка, на центральном кордоне заказника Елизаровский (в пойме нижней Оби). Сбор листьев проводился в сентябре. Объем выборки составлял в каждом районе с 10 деревьев по 100 Рис. 1. Условное деление г. Ханты- листьев с дерева.

Мансийска на районы: 1 - Центр, 2 — дш оценки степени антропогенной нагрузки от-

Сутермина, 3 — Гагарина, 4 — Сама- бирали пробы снега на ключевых участках (рис.2).

рово, 5 — Мира, 6 — Объездная

Ионный состав воды, растаянной и профильтрованной через фильтр средней плотности, анализировался на ионном хроматографе 761 Compact ZC, анализ тяжёлых металлов проводился на спектрометре с индуктивно-связанной плазмой Optima 2000 DV фирмы Perkin-Elmer (USA) в УНАЦ ЮГУ. Активная реакция воды (pH), удельная электропроводность и содержание кислорода в пробе определялись с помощью переносного прибора Trio Mate.

Точки отбора Рис. 2. Отбор проб снега в Самарово

{Щ 1 Баллы ЯШ 2 состояния т. 3 качества 4 среды I 5 по [4].

• - точки отбора проб

В работе учитывалось влияние метеорологических характеристик на состояние березы повислой. Для расчёта связи между флуктуирующей асимметрией и результатами химического анализа, а также метереологическими данными использовался коэффициент линейной корреляции Пирсона. Задача корреляционного анализа сводилась к установлению направления и формы связи между признаками, измерению ее тесноты и оценке достоверности выборочных показателей корреляции. Данные были обработаны в программе STATISTICA v.6.0.

По полученным результатам при помощи компьютерной программы “Surfer” v 8.0 построены изолинии значений флуктуирующей асимметрии (ФА) на карте города (рис.З). Наибольшую площадь карты занимают территории с критическими значениями ФА, соответствующие 5-ому баллу по классификации Захарова [4] (42 % площади), за ними следуют районы со значительными отклонениями от нормы (36 %) и районы со средними отклонениями (21%). Благополучные районы с самыми низкими значениями ФА (1 и 2 балл) составляют не больше 1 % карты.

Наблюдается закономерное повышение значений флуктуирующей асимметрии вдоль главных автомагистралей города Ханты-Мансийска, таких как большая и малая объездные дороги, ул. Гагарина, ул. Энгельса.

Анализ временной динамики ФА (рис.4) показал ФА уменьшение ее значения с 2003 г. по 2005 г. С 2006 г. наблюдается рост ФА в среднем по городу. К 2008 г. состояние здоровья среды г. Ханты-Мансийска можно охарактеризовать как критическое.

Анализ данных метеорологических наблюдений показал, что флуктуирующая асимметрия зависит от влажности воздуха (г=0,60).

i

Ю

Рис. 3. Состояние качества среды в баллах г. Ханты-Мансийска по данным флуктуирующей асимметрии

Баллы

Рассчитана корреляционная связь между флуктуирующей асимметрией и данными химического анализа (табл.1).

Найдена тесная связь ФА с содержанием Бе (г = 0,75), с суммой анионов (г = 0,90) и катионов (г = 0,88). Достаточно сильная связь с Са (г = 0,6), Ж)з~ (г = 0,54) и Mg (г = 0,57). Найденные

Рис. 4. Изменение среднего значения флуктуирующей асимметрии г. Ханты-Мансийска по годам

закономерности подверждают связь флуктурирующей асимметрии с химическим загрязнением среды.

Таблица 1

Результаты расчета линейной корреляции данных химического анализа и флуктуирующей асимметрии (ФА) в 2007 г.

Показатели Отдельные лроме ры ФА

1 2 3 4 5

pH -0,55 0,35 -0,67 0,34 0,09 -0,36

Электропроводность 0,56 0,57 0,30 0,24 -0,003 0,42

БПК -0,07 -0,09 0,18 0,39 -0,09 0,15

Сумма анионов 0,57 0,55 0,71 0,75 0.34 0,90

Сумма катионов 0.59 0.41 0,73 0.61 0.45 0,88

К 0,26 0,40 0,03 0,28 0,30 0,33

Са 0,54 0,60 0,34 0,50 0,20 0,60

nh4 -0,01 -0,59 0,44 0,17 0,29 0,37

N03 0,33 0,23 0,36 0,10 0,18 0,54

Na 0,62 0,56 0,35 0,22 0,01 0,45

S04 0,45 0,62 0,11 0,04 -0,20 0,17

Cl 0,61 0,55 0,34 0,25 0,02 0,46

no2 -0,27 -0,08 0,22 0,42 0,49 0,39

Br 0,56 0,56 0,32 0,34 0,03 0,48

M g 0,56 0,61 0,33 0,44 0,16 0,57

Zn -0,22 -0,17 -0,20 -0,47 -0,07 -0,31

Cr -0,39 0,53 -0,20 0,45 -0,20 -0,18

Fe 0,69 0,27 0,65 0,45 0,26 0,75

Mn 0,67 0,45 0,53 -0,12 -0,13 0,38

Выводы:

1. Выявлено, что наибольшую часть площади г. Ханты-Мансийска (42 %) занимают территории с критическими значениями ФА. 36 % занимают районы со значительными отклонениями от нормы, 21 % - районы со средними отклонениями, с незначительными отклонениями и условно нормальными - всего 1%, что говорит о негативном влиянии состояния окружающей среды на развитие березы повислой.

2. Общее состояние здоровья среды г. Ханты-Мансийска можно охарактеризовать как плохое (существенное отклонение от нормы - 4-ый балл по классификации Захарова).

3. Найденные положительные корреляции ФА с данными химического анализа снежного покрова подтверждают связь ФА с химическим загрязнением окружающей среды.

ЛИТЕРАТУРА

1. Захаров, В. М. Гомеостаз развития как общая характеристика состояния организма: скоррелированность морфогенетических и физиологических показателей у березы повислой / В. М. Захаров, Е. К.Чистякова, Н. Г. Кряжева, // Доклады Академии Наук. - 1997. - Т. 357, № 2.-С. 281-283.

2. Здоровье среды: Практика оценки / В. М. Захаров, А. Т. Чубинишвили, С. Г. Дмитриев, А. С. Баранов и др. - М. : Центр экологической политики России, 2000. - 318 с.

3. Leung, В, Fluctuating asymmetry as a bioindicator of stress: comparing efficacy of analyses involving multiple traits / B. Leung, M. R. Forbes, D. Houle//Amer. Natur. - 2000. - Vol. 155. -P. 101-115.

4. Захаров, В. М. Здоровье среды: методика оценки. Оценка состояния природных популяций по стабильности развития: методологическое руководство для заповедников / В. М. Захаров, А. С. Баранов, В. И. Борисов [и др.] // - М. : Центр экологической политики России, 2000. - 66 с.

5. Козлов, М. В. Стабильность развития: мнимая простота методики (о методическом руководстве «Здоровье среды: методика оценки») / М. В. Козлов // Бюлл. Заповедники и национальные парки. - 2002. - № 37-38. - С. 23-25.