Растения и животные как индикаторы антропогенного влияния на природные экосистемы дельты Волги

УДК 574.21

РАСТЕНИЯ И ЖИВОТНЫЕ КАК ИНДИКАТОРЫ АНТРОПОГЕННОГО ВЛИЯНИЯ НА ПРИРОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ ДЕЛЬТЫ ВОЛГИ

© 2008 Федорович В.В., Дымова Т.В.

Астраханский государственный университет

Растительный покров и богатый животный мир дельты р. Волги испытывают значительные антропогенные нагрузки, вызывающие негативные изменения видового состава растений и животных, структуры и продуктивности природных экосистем. Экологическое состояние природных экосистем дельты р. Волги было определено с помощью наличия, состояния и поведения некоторых из видов-индикаторов.

The vegetative cover and rich fauna of the Volga delta feel the considerable anthropogenous loadings causing negative changes of specific structure of plants and animals, structure and efficiency of natural ecosystems. The ecological condition of natural Volga delta ecosystems has been defined by means ofpresence, condition and behaviour of some indicator kinds.

Ключевые слова: виды-индикаторы, природные экосистемы, фитоценозы, зооценозы, антропогенные воздействия.

Keywords: species-indicators, natural ecosystems, phytocenosis, zoocenosis,

anthropogenous influence.

Дельта Волги расположена на юго-востоке Восточно-Европейской равнины в пределах Прикаспийской низменности и имеет вид правильного треугольника с вершиной у села Верхнее Лебяжье, где от основного русла реки отходит многоводный рукав реки Бузан. Западной границей дельты служит рукав реки Бахтемир, восточной стороны -реки Кигач.

В дельте формируется особый микроклимат, характеризующийся

жарким летом и умеренно мягкой зимой с незначительным количеством осадков за теплый период года. Растительность представлена луговыми и луговостепными ассоциациями. В почвенном покрове преобладают пойменные и бурые полупустынные почвы бэровских бугров. Грунтовые воды залегают неглубоко.

В настоящее время антропогенные воздействия приобрели решающее значение в формировании и динамике природных экосистем дельты р. Волги, вызывая порой необратимые явления.

Растительный покров и богатый животный мир дельты Волги испытывают значительные антропогенные нагрузки, которые вызывают негативные изменения видового состава растений и животных, структуры и продуктивности природных экосистем. Нерациональное бессистемное использование растительных и животных ресурсов сопровождается нарушением целостности, стабильности и

устойчивости фито- и зооценозов

дельтовых районов региона.

В связи с этим особую актуальность приобретают исследования

закономерностей динамики

растительности и животного мира конкретных территорий дельты,

выявление степени их антропогенной трансформации, деградации и планирование мероприятий по

рациональному использованию и охране таких природных ресурсов.

Экологическое состояние природных экосистем можно определить

посредством видов-индикаторов.

Биоиндикатором называется группа особей одного вида или сообщество, по наличию, состоянию и поведению

которых судят об изменениях в среде [7].

В роли таких индикаторов могут выступать и выступают растения и

животные, поскольку характер их морфологической структуры,

доминантная особенность, условия жизни, особенности поведения и другие внешние критерии, изменяясь под

воздействием антропогенного фактора, могут быть при помощи

методологической базы зафиксированы исследователем.

Для оценки состояния растительного покрова на территории дельты р. Волги нами близ села Мешково Володарского района были заложены площадки в 1 м2 на участках, различающихся режимом антропогенного влияния в случае выпаса животных от относительно слабого до интенсивного, в десятикратной повторности. На каждом участке учитывался полный видовой состав растений, их жизненная форма, проективное покрытие каждого вида, обилие видов. Численный учет проводился в короткие промежутки времени (2-4 дня), что объясняется необходимостью обеспечения

сравнимости индикационных

особенностей видов растений, в зависимости от вида природной экосистемы и формы влияния на нее

человека. Выбор участков

осуществлялся с учетом таких принципов, как типичность почвенного покрова, единый характер

растительности, а также сходный вид антропогенной деятельности.

Для выявления растений-индикаторов, изменяющих свои

морфологические особенности под влиянием выпаса, нами были обследованы пастбищные экосистемы, расположенные на склонах бугров Бэра, которые представляют собой овальные холмы, вытянутые в широтном направлении на 1-3 км, шириной 200-400 м, достигающие высоты 9-12 м над прилежащими участками дельты [8]. Растительность бугров носит пустынный характер, заключающийся в

доминировании видов семейства Маревые (Chenopodiaceae), что связано с большой опустыненностью рельефа этой природной экосистемы. Растительный покров пастбищ представлен полынно-злаково-разнотрав-ной ассоциацией, доминантами которой являются сообщества Artemisia austriaca, Eremopyrum orientale и E. triticeum, а также Anabasis aphylla.

Усредненные данные подсчетов количества индивидов наиболее часто встречающихся видов на заложенных площадках даны в таблице 1 в зависимости от степени антропогенной нагрузки на пастбищные экосистемы.

Таблица 1

Средняя численность растений пастбищных угодий в зависимости от степени антропогенной нагрузки в случае выпаса

Название Степень антропогенной нагрузки

растений отсутствует слабая средняя сильная

Artemisia austriaca 7,5 6,4 5,3 7,0

Ceratocarpus arenarius 3,1 2,6 1,7 -

Agropyron fragile 4,7 3,6 2,2 1,3

Eremopyrum orientale 6,3 2,8 4,4 1,3

Eremopyrum triticeum 6,2 2,9 4,3 1,3

Anabasis aphylla 5,4 5,8 5,6 5,2

Salsola australis 4,3 3,6 2,5 2,4

Перечисленные в таблице виды растений характерны для любой пастбищной экосистемы дельты,

поэтому их индикационные

возможности обеспечивают

необходимую корректность в сравнении

степени антропогенной нагрузки в случае выпаса животных.

Ценное кормовое многолетнее растение Agropyron fragile из-за поедания его животными и постоянного вытаптывания находится в угнетенном состоянии или может полностью

отсутствовать, что свидетельствует о перевыпасе на пастбищах. Этот вид постепенно вытесняется терофитом Ceratocarpus arenarius, который, в свою очередь, выживается более

приспособленными к выпасу

однолетними злаковыми растениями

Eremopyrum orientale и E. triticeum, что подтверждено исследованиями Г. Е. Сафонова [9]. Anabasis aphylla практически не подвергается

воздействию животных, так как является ядовитым. Вид Salsola australis поедается только в случае, если отсутствуют другие кормовые виды. Солянки активно разрастаются в результате средней степени

антропогенной нагрузки на пастбища, что, по-видимому, связано с изреживанием травяного покрова в

случае вытаптывания, при этом почва оголяется, испарение с ее поверхности в условиях мощного светового и температурного режима дельты увеличивается и приводит к поднятию уровня и без того неглубоко залегающих грунтовых вод. Salsola australis является индикатором засоления почв на

пастбищах, особенно в случае перевыпаса.

В условиях, когда гемикриптофиты семейства Злаковые (Poaceae), имеющие кормовое значение, вытесняются

терофитами этого же семейства, на пастбищах дельты поселяется гемикриптофит Artemisia austriaca, который со временем вытесняет и терофиты. Этот вид является ярчайшим индикатором деградационного

состояния пастбищных экосистем в случае перевыпаса и может

доминировать один на пастбищах после исчезновения других ценных кормовых трав. Увеличение или уменьшение средней численности растений пастбищных угодий, принадлежащих различным семействам, свидетельствует и о пропорциональном изменении их проективного покрытия.

Влияние животных на растительный покров через вытаптывание и стравливание является таким

эволюционным фактором отбора, который способствует появлению новых, более устойчивых к данному типу антропогенного влияния форм растений. Так, Artemisia austriaca имеет длинное ползучее толстое деревянистое корневище, с располагающимися на нем многочисленными почками

возобновления, за счет которых и

происходит ее восстановление, в результате чего этот вид является злостным засорителем на пастбищных угодьях дельты.

Сведения о видах-индикаторах растительного происхождения могут быть использованы для создания легенд геоботанических карт различного масштаба, оценки ресурсной значимости растительных сообществ дельты р. Волги; обоснования природоохранных

мероприятий; для разработки программ по повышению продуктивности,

рациональному использованию,

восстановлению и охране растительности в условиях увеличивающегося

антропогенного влияния; проектирования новых заповедников, заказников, памятников природы и других особо охраняемых природных территорий, а также оптимизации природопользования в регионе в целом.

Так, из мер, направленных на

сохранение, восстановление и

приумножение биопотенциала

природных кормовых угодий дельты Волги, реальными видятся следующие:

1. Инвентаризация угодий с

определением их бонитета, степени пригодности к эксплуатации и

комплекса мероприятий по

восстановлению.

2. Регулирование режима пастьбы животных со строгим соблюдением норм нагрузки на площади по сезонам. Организация пастбищеоборота.

3. Организация и осуществление

локального и регионального экологомелиоративного мониторинга кормовых угодий для выяснения динамики негативных и позитивных процессов и прогнозирования ситуации на

перспективу.

4. Разработка кодекса со сводом

юридических актов и законов по рациональному использованию

природных кормовых угодий [4].

Одним из ярких ботанических индикаторов разных глубин водотоков в низовьях дельты р. Волги является Nelumbo caspica, который весьма отзывчив на изменение водного стока Волги в результате его зарегулирования в 1959 г. С этого времени по 1977 год пропуски в нижний бьеф Волгоградского гидроузла в период половодья были меньше объема естественных

половодий, что привело к ксерофитизации и галофитизации растительного и почвенного покрова дельты р. Волги. Значительное

обмеление низовьев дельты

способствовало вымыванию корневищ Nelumbo caspica и локальному сокращению его зарослей в култучных водоемах и на устьевых участках при продолжительных зимних попусках воды.

С 1978 года началось увеличение водного стока р. Волги, приведшее к разрушительным процессам в растительности низовьев дельты, связанным с увеличением в ней глубин. Несмотря на это, площадь зарослей данного вида продолжала

увеличиваться. Так, в первой половине 80-х гг. прошлого века общая площадь Nelumbo caspica составила около 3000 га, а в конце 80-х гг. - 4000 га [5].

Сокращение площади зарослей этого растения стало заметно в начале 90-х годов. Дальнейшее увеличение в водоемах низовий дельты глубин может привести к массовому разрушению растительности, включая заросли Nelumbo caspica. В сложившихся условиях необходим постоянный контроль за состоянием этого вида, заключающийся в периодической инвентаризации его зарослей.

В качестве индикаторов состояния экосистем дельты р. Волги выступают не только высшие растения, но и позвоночные животные, которые от других групп живых организмов отличаются общим высоким уровнем развития, сложностью организации и поведения и которые мало изучены как предмет биологической индикации. Тем не менее, в ряде работ [1, 3, 13]

предлагается использовать отдельные виды, а также группы позвоночных в качестве индикаторов нарушенности биоценозов.

Совершенно незаменимой

зооиндикация оказалась при оценке влияния на экосистемы зарегулирования стока р. Волги в результате попуска воды из Волгоградской ГЭС. В качестве модельных индикаторных видов предлагается использовать таких рыб, как Scardinius erythrophthalmus и Blicca bjoerhna, одинаковым образом отреагировавших на изменения условий обитания, происходящих под влиянием этого техногенного фактора, изменением своей численности [10].

Особенно сильно сказалось повышение уровня воды в зимний период на Castor fiber, вселенного в охотхозяйства дельты в 1946 и 1948 гг. [6]. Численность этого вида, достигшая к

1960 году 97 особей, резко снизилась, а в последние годы этот вид здесь не отмечался [12]. Речной бобр - ценный промысловый вид, способный существовать в определенных границах изменения гидрологического режима, а потому явился важным индикатором на техногенное вмешательство человека, поэтому остро стоит проблема повторной интродукции этого вида в экосистемы дельты р. Волги.

Из-за построенного на Волге каскада гидроэлектростанций происходит плохо регулируемое по объему половодье, постоянно изменяющее свой объем. Так, отсутствие паводка в 2006 г. катастрофически отразилось на воспроизводстве рыбных запасов и опосредованно - на кормовой базе для рыбоядных птиц. При этом важным фактором перераспределения гнездовых колоний стало ухудшение кормовых колоний из-за возросших глубин. У голенастых птиц в древесных колониях наблюдалось повсеместное снижение численности. В связи с усыханием лесных массивов и отсутствием в них подроста особенно неблагоприятные условия сложились для птиц,

гнездящихся в нижнем ярусе колонии -Plegadis falcinellus, Egretta alba, Nycticorax nycticorax. Наряду с этим у морского края дельты сформировались три новые крупные смешанные колонии голенастых в массиве тростниковорогозовых зарослей, что можно

рассматривать как адаптацию птиц к изменившимся экологическим условиям [2].

Еще одним биоиндикатором в системе мониторинга состояния экосистем низовьев дельты Волги является Phalacrocorax carbo, массовые скопления которого, по нашим

наблюдениям, всегда свидетельствуют о подходе косяков полупроходных или речных рыб - воблы, красноперки и других.

Наличие значительных площадей сельскохозяйственных угодий,

орошаемой пашни, ресурсов тепла,

света, водных источников,

разнообразных типов почв,

многовековой земледельческий опыт населения, живущего в дельтовых

районах Астраханской области,

предопределили набор культур, их агротехнику и современные технологии производства, позволяющие выращивать овощные, зерновые и бахчевые

культуры. Индикатором численности

мышевидных грызунов, которые активно размножаются, имея запасы корма на сельскохозяйственных угодьях, является А.\1о оШ, которая, в свою очередь, начинает активно размножаться в годы высоких урожаев сельскохозяйственной продукции.

Особыми экосистемами в дельте р. Волги являются территории населенных пунктов и хозяйственных построек человека, в которых постоянно или периодически обитают до 10 видов мелких млекопитающих - грызунов и насекомоядных. Наибольшее видовое разнообразие мелких млекопитающих отмечено в одиночных строениях на зимовках животноводов, чабанских «точках» на пастбищных угодьях, а также в населенных пунктах сельского типа. Наименьшее количество этой группы животных (1-2 вида) зафиксировано в жилых домах районных административных центров, таких как с. Икряное и с. Красный Яр. Повсюду на рассматриваемых территориях

доминирует вид Мия тиясикм, насчитывающий до 90% от числа всех остальных учтенных мелких

млекопитающих [11]. В связи с широкой распространенностью, многочисленностью, возможностью использования в качестве лабораторного животного, домовая мышь вполне отвечает требованиям, предъявляемым к биологическим индикаторам в системе

мониторинга состояния окружающей среды.

Проведенное нами исследование позволило прийти к следующим выводам:

1. Ботанические индикаторы имеют наибольшее значение для выявления степени антропогенной нагрузки на природные экосистемы, поскольку они наиболее чувствительны к изменениям в окружающей среде.

2. Изменение морфологических

признаков растений-индикаторов

позволяет проследить зоны

экологического нарушения по размерам в пространстве и по интенсивности во времени.

3. Учет изменения признаков

растений-индикаторов можно вести на разных уровнях: организменном (по

фитопатологическим изменениям),

популяционном (по ухудшению видового состава и изменению фитоценометрических признаков) и экосистемном (по соотношению площади в ландшафте).

4. Зоологические критерии могут рассматриваться на популяционном уровне, позволяющем учитывать численность и плотность особей, их поведение. Зона риска выделяется главным образом по этологическим показателям, к которым относятся потеря стадного поведения, реакция толерантности, сужение ареала распространения и обитания и другие.

Примечания

1. Воронова А.Д., Денисова А.В., Пушкарь И.Г. Использование диких животных в мониторинге загрязнения природных экосистем // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. - А.: Гидрометеоиздат, 1985.-С. 120-134. 2. ГавриловН.Н. Влияние естественных и антропогенных факторов на численность околоводных птиц дельты Волги // Экологобиологические проблемы бассейна Каспийского моря и водоемов внутреннего стока Евразии (г. Астрахань. 25-30 апреля 2008 г.): Материалы X Международной научной конференции, посвященной 450-летию Астрахани / Астраханский государственный университет: сост.: В. Н. Пилипенко, С. Р. Кособокова. - Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2008. - С. 58-60. 3. Гашев С.Н. Млекопитающие в системе экологического мониторинга (на примере Тюменской области). - Тюмень: Изд-во Тюменского гос. ун-та, 2000. - 220 с. 4. Дымова Т.В. Деградация пастбищных экосистем дельтовых районов Астраханской области // Материалы V Международной научно-практической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности». - Пенза: 2006. - С. 87-89. 5. Живогляд А.Ф. Изменение площади

зарослей лотоса в низовьях дельты Волги под влиянием природных и антропогенных факторов // Астраханский край: история и современность (к 280-летию образования Астраханской губернии): Материалы Всероссийской научно-практической конференции. 26-27 ноября 1997. -Астрахань: Изд-во Астраханского гос. пед. ун-та, 1997. - С. 268-270. 6. Мошонкин Н.Н.

Млекопитающие. Астраханский заповедник. - М.: Агропромиздат, 1991. - 158 с. 7. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. - М.: Мысль, 1990. - 637 с. 8. Рычагов Г.И. Бэровские бугры // Труды прикаспийской экспедиции. Геоморфология западной части Прикаспийской низменности. - М.: Изд-во МГУ, 1958. - С. 190-222. 9. Сафонов Е.Г.

Географические элементы во флоре бэровских бугров // Бюлл. МОИП, отд. Биологии. - 1977. -

Т.82. - Вып.З. - С. 82-86. 10. Тряпицина Л.Н. Экология красноперки и густеры дельты Волги в условиях зарегулированного стока. - М.: Изд-во «Наука», 1975. - 179 с. 11. Федорович В.В. Позвоночные животные Астраханского края (систематика, экология, хозяйственное значение). -Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2005. - 117 с. 12. Чуйков Ю.С., Чуйкова Л.Ю. Экология и природопользование в Астраханской области. - Астрахань: Изд-во Нижневолжского экологического центра, 2008. - 372 с. 13. Шапошников В.М. Выявление и использование индикаторов влияния нефтепромысла на экосистемы (на примере грызунов) // Вопросы лесной биоценологии, экологии и охраны природы в степной зоне. - Куйбышев: Изд-во КГПИ, 1980. - С. 149-158.

Статья поступила в редакцию 09.10.08 г.