Применение фитоиндикации для оценки воздействия строительных работ на экосистемы

УДК 504.05: 69.001

ПРИМЕНЕНИЕ ФИТОИНДИКАЦИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ НА ЭКОСИСТЕМЫ

Т.В. Чеснокова

Ивановский государственный архитектурно-строительный университет

Строительные работы значительно влияют на городские экосистемы, приводя к изменению рельефа, почвенных факторов и микроклимата отдельных участков. Строительство дифференцированно изменяет факторы среды обитания растений, делая их специфическими и часто непригодными для обитания большинства растений. В характере приспособления растительных сообществ прослеживается тенденция уменьшения количества растений и их видов. В результате воздействия строительных работ в фитоценозах городских экосистем остаются хорошо приспособленные к данным условиям виды- фитоиндикаторы, с помощью которых можно оценить не только уровень воздействия, но и пригодность нарушенных территорий для рекультивации.

Ключевые слова: экосистема, метод фитоиндикации, строительство.

Строительные работы изменяют факторы среды обитания в городских экосистемах, делая их специфическими и часто непригодными для обитания большинства растений. В фитоценозах остаются виды растений фитоиндикаторы, которые приспособились к комплексу факторов среды, измененных под воздействием строительства. С помощью фитоиндикаторов можно оценить не только уровень воздействия строительных работ на экосистемы города, но и пригодность нарушенных территорий для рекультивации.

Поэтому, целью данного исследования явилось изучение влияния строительства на городские экосистемы с помощью фитоиндикации.

Материал и методика

Для достижения поставленной цели исследовались изменения факторов среды обитания и характер приспособления к ним растительных сообществ городских экосистем в районе проведения строительных работ. Строительные работы, как фактор воздействия, рассматривались на стадии выведения стен жилых домов

и комплекса коллективных гаражей.

Изменения в строении растений, их количестве и видовом составе фитоценозов являются четким признаком изменений экосистем под воздействием антропогенных нагрузок. Именно по этой причине в основу исследований был положен метод фитоиндикации, который характеризуется эффективностью и экономичностью [1].

Изменения среды обитания фитоценозов под воздействием строительства оценивались по следующим факторам: характеру освещенности ( количество часов от светового дня), особенностям рельефа (уклон и его экспозиция), температуре над поверхностью почвы в полдень, механическому составу и физикохимическим показателям ( pH водной вытяжки, содержанию органических веществ и влагосодержанию в образцах почв) [2].

Характер приспособления растительных сообществ в ответ на сдвиги факторов среды обитания, измененных под воздействием строительных работ, оценивался по видовому составу, общему количеству растений в период вегетации.

Данные, полученные на строитель-

ных площадках, сравнивались с аналогичными для контрольной площадки и подвергались статистической обработке с помощью критерия Стьюдента [3].

Результаты и их обсуждение

При анализе оценки воздействия строительства на городские экосистемы были получены следующие результаты.

Микроместообитания с сильным уклоном рельефа (40°) и недостаточной освещенностью (менее 8 часов), характеризовались высоким влагосодержанием (29%), «тяжестью» (тяжелый суглинок) и обедненностью грунта органическими веществами (0,8%), а также небольшой закисленностью почв по сравнению с контрольной площадкой (рН=6,5) и остальными микроместообитаниями строительных площадок. Естественно, что к таким микроместообитаниям будут приурочены влаголюбивые, устойчивые к закисленности почв и недостаточной освещенности виды. Фитоценоз здесь преимущественно представлен двумя видами: мать-и- мачеха обыкновенная (Tussi-lago farfara) и подорожник большой (Plan-tago major).

Микроместообитания на вершинах отвалов грунта имеют более оптимальные для растений факторы среды обитания (средний суглинок, температура на поверхности почвы 18°С, продолжительность освещенности 12 часов, рН= 7, содержание органических веществ в почве 1,2%, влажность почвы - 24 % ). Кроме того, достаточная освещенность приводит здесь к появлению большего видового разнообразия и количества растений по сравнению с предыдущей площадкой.

Микроместообитания с насыпным искусственным грунтом, состоящим из смеси щебня, песка, затвердевшего раствора и строительного мусора характеризуются сдвигом pH почв в щелочную сторону ( рН= 8,5 ), изменением механи-

ческого состава почв ( супесь), содержанием органических веществ( 0,4 %) и влаги (18%) в почвенных образцах и определяют появление типичных рудераль-ных видов ( видов растений, обитающих на свалках, пустырях), устойчивых к пересыханию и возможному выщелачиванию и засолению почв : полынь обыкновенная (Artemisia vulgaris), полынь горькая (Artemisia absintium), одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale).

Сильно уплотненные грунты на участках дорог строительных площадок определяют характер приспособления растений. Обедненные органическим веществом и влагой (2%, 20%), слабощелочные ( рН=8), достаточно хорошо прогреваемые и освещаемые грунты (16°С, не менее 12 часов), не могут дать большого видового разнообразия и достаточного количества растений на единицу площади. Количество встречаемых видов как правило, не превышает двух - подорожник большой (Plantago major), горец птичий (Poligonuim aviculare).

Специфические сильно измененные под воздействием строительных работ условия обитания приводят к резкому изменению видового состава и появлению типичных, хорошо приспособленных видов - фитоидикаторов .

Самые благоприятные условия обитания сложились на окраине стройплощадок: нейтральные легкие суглинки, достаточно хорошая освещенность (12 часов), довольно высокое содержание органических веществ( 2%) и влаги в почве (25%). На эти, относительно благоприятные на фоне других микроместообитаний условия, сразу «откликаются» растительные сообщества увеличением общего количества растений и их видов. По этим показателям данные участки экосистем уступают лишь контрольным ( интакт-ным к воздействию строительства) площадкам, которые характеризуются достаточной освещенностью (12 часов), лег-

кими суглинистыми и нейтральными почвами с влагосодержанием 26% и содержанием органических веществ 4% .

Таким образом, проанализировав изменения факторов местообитаний и характера приспособления растительных сообществ под воздействием строительства, следует отметить основные закономерности:

Строительные работы дифференцированно влияют на факторы среды обитания, делая их специфическими и часто непригодными для произрастания большинства растений.

Основными определяющими факторами местообитаний растений на стройплощадках являются: изменения

микроклимата, механического и физикохимического состава почв.

Прослеживается четко выраженное изменение факторов среды обитания: нарушение структуры почвенного профиля и обеднение почв органическими веществами.

Уменьшение количества растений и их видов является отчетливо выраженной закономерностью приспособления растений к изменившимся факторам среды. Четко наблюдается «монотонность» видового состава растительных сообществ, появление и выживание хорошо приспособленных к специфическим условиям обитания видов - растений-индикаторов.

Строительные работы формируют целую гамму специфических условий обитания в городских экосистемах. Сами по себе городские экосистемы не отличаются большим видовым разнообразием фитоценозов, но экосистемы городских окраин приближаются к естественным по видовому разнообразию [4].

Контрольная площадка в наших исследованиях приближается к естественным местам обитания с достаточной влажностью, где преобладает группа ов-сянницы красной (Festuca rubra) [5]. Бо-

лее бедные почвы отмечены присутствием представителей семейства бобовых [6], что вполне согласуется с нашими данными- клевер луговой (Тп1х>1шт ге-репв) обильно произрастает в местах с обедненной почвой и насыпным искусственным грунтом. Эти условия местообитания усугубляются еще и наличием строительного мусора (битый кирпич, шлак, раствор, остатки древесины и пластика). Строительный мусор перемешан с суглинком, песком и гравием, горизонтами зональных почв. Насыпной грунт, в отличие от сильно уплотненного грунта дорог, по-разному уплотнен, имеет различную структуру, неодинаковый водновоздушный и температурный режим. Высокий показатель pH, присутствие биологически активных веществ является своеобразной питательной средой для растений [7]. Эти участки характеризуются произрастанием ксерофитных видов (видов, приспособленным к засушливым местам обитания), которые еще и приспособлены к загрязнению почв солями за счет привнесения раствора и строительного мусора [8].

Для антропогенных почв, независимо от характера материнской породы, выявлены значительные уплотнения. Естественно, что уплотнение почв определяет не только видовой состав, но и размеры растений, несмотря на достаточную освещенность и прогревание грунта исследуемых участков. Именно участки с уплотненным грунтом следует считать наиболее специфическими местами обитания растений на стройплощадках.

Вне сомнения, видовой состав фитоценозов в городской среде обусловлен геоморфологическими процессами, разницей почв и микроклиматом [9]. Поэтому, любые антропогенные воздействия приводят сначала к изменениям факторов среды и как следствие, к приспособлению растительных сообществ к создавшимся условиям.

Следует отметить, что строительные работы приводят к критическому состоянию экосистем и «монотонности» растительных сообществ. При этом наблюдается тенденция уменьшения не только количества видов, но и растений, что вызывает значительное уменьшение устойчивости городских экосистем под воздействием строительных работ. При данных условиях экосистема вынуждена противостоять критическому воздействию с помощью изменения размеров растений и за счет выживаемости наиболее приспособленных видов и потери неприспособленных растений.

Таким образом, на территории строительных работ остаются лишь хорошо приспособленные виды растений, которые нужно считать индикаторными, при этом прослеживается тенденция чем больше этих фитоиндикаторов, тем более повреждена экосистема, особенно, если этот признак сочетается с уменьшением количества и размеров растений. Именно с помощью фитоиндикаторов можно объективно проанализировать уровень любого антропогенного воздействия на экосистемы, в том числе строительства [10].

В наших исследованиях выявлены следующие фитоиндикаторы: подорожник большой (Plantago major), полынь обыкновенная (Artemisia vulgaris) и горькая (Artemisia absintium), горец птичий (Poligonum aviculare), одуванчик лекарственны^ Taraxacum officinale), мать-и-мачеха обыкновенная (Tussilago farfara).

В конечном итоге, по обилию и сочетанию этих видов можно судить не только об уровне воздействия на экосистемы, но и о пригодности нарушенных территорий для рекультивации [11].

Выводы

1. Строительные работы значительно влияют на городские экосистемы, приводя к изменению рельефа, почвенных факторов и микроклимата отдельных участков.

2. Строительство дифференцированно изменяет факторы среды обитания растений, делая их специфическими и часто непригодными для обитания большинства растений.

3. В характере приспособления растительных сообществ прослеживается тенденция уменьшения количества растений и их видов.

4. В результате воздействия строительных работ в фитоценозах городских окраин остаются хорошо приспособленные к данным условиям виды-фитоиндикаторы, с помощью которых можно оценить не только уровень воздействия, но и пригодность нарушенных территорий для рекультивации.

ЛИТЕРАТУРА

1. Губанов И.А., Новиков B.C., Тихомиров В.Н. Определитель высших растений средней полосы европейской части СССР. М.: Просвещение, 1981. 309 с.

2. Волкова Г.В., Баркова Л.И., Седова В.В. Практикум по почвоведению с основами агрохимии. М.:Агропромиздат, 1987. 144с.

3. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высшая школа,1987. 214 с.

4. Королева Е.Г., Оливериусова Л. Экологические подходы к классификации городских территорий в природоохранных целях // Биоиндикация в городах и пригородных зонах,- М.:Наука, 1993. С.12-14.

5. Титов И.А. Взаимодействие растительных сообществ и условий среды.. М.: Высшая школа, 1961. 509 с.

б.Заугольникова Л.Б., Жукова Л.А., Паподюк Р.В. и др. Критическое состояние ценопопуляций растений // Проблемы устойчивости экологических систем - М.: Наука, 1992. С.51-59.

7. Баканина Ф.М. Техногенные изменения почвенного покрова городских территорий // Антропогенные изменения и охрана природной среды. Н.Новгород: НГПИ, 1990. С.61-66.

8. Шахов А.А. Приспособления к засоленности почв у растений //Растения и среда. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1961. С.116-142.

9. Григорьевская А.Я., Хришакова В.Я., Быковская О.П. Современное состояние растительности геокомплексов г. Воронежа и ее экологоиндикационные свойства // Г еоэкологические

проблемы устойчивого развития городской сре-ды.Воронеж.: Квадрат, 1996. С. 223-226.

10. Бортник Л.Н., Черванев А.И. Исследование загрязнения города Харькова методом биоиндикации // Г еоэкологические проблемы устойчивого развития городской среды. Воронеж: Квадрат, 1996. С. 214-215.

11. Кулагин А.Ю. Вегетативное размножение древесных растений как способ оценки фитопригодности техногенных земель // Биоиндикация и биомониторинг. М.:Наука, 1991. С. 163-165.

APPLICATION OF PHYTOINDICATION TO VALUE THE EFFECT OF CONSTRUCTION WORKS ON ECOSYSTEMS

T.Chesnokova

Construction works considerably influence on city ecosystems causing the change in relief, soil factors and microclimate of separate areas. Construction differentially changes the inhabitancy factors of plants, making them specific and unfit for habitation of the majority of plants. The tendency of reduction in the number of plants and their species is observed in the adaptation character of plant communities. As a result of construction works effect, well adapted to the given condition species- phytometers -survive in the phytocenoses of city ecosystems. They help to estimate not only the influence level, but also recultivation fitness of the disturbed lands.

Keywords: ecosystem, phytoindication method, construction.