Оценка техногенного загрязнения по показателю флуктурирующей ассиметрии березы повислой (Betula pendula Roth. ) в окрестностях г. Братска

ОЦЕНКА ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПО ПОКАЗАТЕЛЮ ФЛУКТУРИРУЮЩЕЙ АССИМЕТРИИ БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ (BETULA PENDULA ROTH.) В ОКРЕСТНОСТЯХ Г. БРАТСКА

Рунова Е.М., Костромина О.А.

Broughted estimation to stabilities of the development of the Betula pendula on sample from point, differring on intensities polluting influences

Город Братск - крупный промышленный узел Восточной Сибири. Окрестности города Братска испытывают воздействие промвыбросов алюминиевого завода (БрАЗА), лесопромышленного комплекса (БЛПК), двух ТЭЦ и других предприятий, ввод в действие которых происходил в 1960-76гг. Специфическими для алюминиевого завода являются выбросы фтористого водорода, твердых фторидов, смолистых веществ; для лесопромышленного комплекса - сероводорода, метилмеркаптана, диметилсульфида, хлора и двуокиси хлора. Высокая степень загрязнения атмосферного воздуха, последующее осаждение вредных веществ на почву и растительный покров приводят к их значительному накоплению в объектах окружающей среды. Из -за близкого расположения источников выбросов друг относительно друга происходит наложение и суммирование поллютантов. Этому способствует и роза ветров - основными переносчиками загрязняющих веществ являются ветры западных (36 %), юго -западных (17,8 %) и южных (14,4 %) направлений, являющиеся также опасными для района размещения ОАО «БрАЗ», т.к. они дуют в сторону г. Братска.

Вокруг города образовалась техногенная зона площадью несколько десятков квадратных километров, в которой установлено повреждение биоценозов. Аэровизуальными и наземными обследованиями установлено, что общая площадь лесов, пострадавших от промышленных выбросов, составляет 120,68 тысяч гектаров. Радиус усыхания древесных насаждений вокруг города достигает 30 км, а признаки поражения хвойных лесов отмечаются в радиусе 70 км.

Наиболее доступная и широко применяемая морфогенетическая мера нарушения стабильности развития - флуктуирующая асимметрия как результат неспособности организма развиваться по точно определенным путям. Под флуктуирующей асимметрией понимают мелкие ненаправленные отклонения от симметричного состояния (Захаров, 1987).

Для анализа нами взято 7 проб по 300 листьев (по 10 листьев с 30 деревьев на участке). Пробы брались с учётом следующих правил. Листья собирались с деревьев, растущих в одинаковых экологических условиях (уровень освещённости, увлажнения и т.д.), достигших генеративного возрастного состояния, занимающих равное положение в кроне (у берёзы в нижней части кроны), неповреждённые, среднего размера для особи и с укороченных побегов.

Для исследования выбирались средневозрастные растения. Молодые и старые растения в выборках не участвовали. Никакой специальной обработки и подготовки материала не выполнялось. Измерения проводили после окончания полевых работ. Образцы сохранялись в виде гербария. При работе с гербарием необ-

ходимо было следить за тем, чтобы листья, используемые для измерений, были хорошо расправлены.

Нами взяты пробы из следующих пунктов, явно различных по степени техногенного загрязнения:

Зона прямого токсического действия (до 6 км от заводов);

Зона сильного воздействия (10 -15 км от заводов);

Фоновая зона (более 100 км в южном и юго -восточном направлении).

Система пластических признаков берёзы повислой (Betula pendula Roth.), которая использовалась для оценки показателя флуктуирующей асимметрии, следующая:

\ \

1) Ширина половины листа.

2) Длина второй от основания листа жилки второго порядка.

3) Расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка.

4) Расстояние между концами этих жилок.

5) Угол между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка.

Рисунок 1 - Схема листа

Для проведения морфометрических измерений использовались штангенциркуль и транспортир. Расстояние между жилками, длина жилок и т.п. измерялись штангенциркулем с заостренными измерительными ножками (с точностью 0,5 мм). Углы измерялись транспортиром (с точностью до 1 градуса). Для каждого промеренного листа вычислялись относительные величины асимметрии каждого признака. Для этого разность между промерами слева и справа делилась на сумму этих же промеров: (L-R)/(L+R). Величину флуктуирующей асимметрии оценивали с помощью интегрального показателя - величины среднего относительного различия между сторонами на признак (средняя арифметическая отношения разности к сумме промеров листа слева и справа, отнесенная к числу признаков). Чем выше уровень значений этого показателя, тем ниже уровень гомео-стаза развития.

Величина флуктуирующей асимметрии различных, даже нескоррелирован-ных между собой признаков часто показывает согласованные изменения. Таким образом, информация, получаемая в отношении лишь ограниченного набора морфологических признаков, позволяет охарактеризовать уровень стабильности развития организма в целом.

Популяционная оценка выражается средней арифметической величин интегрального показателя стабильности развития всех особей в выборке. Для оценки отклонений состояния организма использовалась шкала, разработанная для берёзы повислой (Betula pendula Roth.^ европейской части России (Захаров и др., 2000).

Таблица 1 - Пятибалльная шкала оценки отклонений состояния организма от условной нормы по величине интегрального показателя стабильности развития для берёзы повислой (Захаров и др., 2000)_

Балл Величина показателя стабильности развития

I <0,040

II 0,040-0,044

Ш 0,045-0,049

IV 0,050-0,054

V >0,054

В результате наших исследований было отобрано по десять проб в трех по-вторностях с 7 площадок, расположенных в зонах с разной техногенной нагрузкой. Первые три площадки (1,2,3) располагались в промзонах заводов (в пределах 1 км.) по розе ветров (т.е. по их основному направлению) и рядом с городскими кварталами - в зоне экстремального загрязнения. Следующие две площадки (4,5) были расположены в пределах 10 - 15км. от заводов в зоне сильного загрязнения. В качестве фоновой площадки (6,7) были расположены на расстоянии более 100 км от города на юг и юго-восток, т.е. в относительно чистой зоне вне воздействия промышленных выбросов.

Таблица 2 - Результаты измерений

Площадка 1 2 3 4 5 6 7

Интегр. показатель 0,077 1 0,0714 0,0553 0,0531 0,0490 0,0407 0,0400

Балл V V V IV III II I

На каждой площадке было отобрано по десять листьев с 30 деревьев. Листья отбирались случайным образом со средних веток, по возможности, без повреждений и закладывались в гербарный пресс. Измерения проводились на высушенных экземплярах при помощи штангенциркуля и транспортира и заносились в таблицу. Данные обрабатывались в программе Excel 2003.

Обработанные данные со всех площадок были сведены в общую таблицу 1. Величина интегрального показателя стабильности развития - среднего относительного различия между сторонами на признак - изменялась в точках 1-21 от 0,039 до 0,081, составляя от I до V баллов.

По величине этого показателя сравниваемые выборки можно разделить на три группы:

Зона экстремального загрязнения - максимальный балл состояния, причем величина показателя стабильности развития значительно отличается от нижней границы - от 0,012 до 0,027 , когда остальные группы различаются только на 0,005.

Рисунок 2 - Средний интегральный показатель стабильности развития

Зона сильного загрязнения - балл состояния мало отличается от критического, даже на расстоянии более 10км от источников загрязнения. Площадки находятся в зоне прямого токсического действия. Обнаружение значимых изменений величины данного показателя является свидетельством изменения состояния организма.

Фоновая зона свидетельствует о незначительных нарушениях гомеостаза развития и об относительно благоприятной экологической обстановке. Сходный уровень показателя флуктуирующей асимметрии на территории Баргузинского биосферного заповедника (Ананин А.А. и др., 2002) и в фоновой зоне на удалении в 100 км от г. Братска, позволяет использовать в качестве условного контроля именно этот район.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

- В группе экстремального загрязнения интегральный показатель значительно больше, чем в методике и сильно варьирует.

- В группе сильного загрязнения интегральный показатель близок к показателю в экстремальной группе.

- В фоновой зоне интегральный показатель небольшой и сравним с данными Баргузинского заповедника.

Литература

1. Захаров В.М., Баранов А.С., Борисов В.И. и др. Здоровье среды: методы оценки. -М.: Центр экологической политики России, 2000. - 68с.

2. Захаров Е.М., Чубинишвили А.Т., Дмитриев С.Г. и др. Здоровье среды: практика оценки. - М.: Центр экологической политики России, 2006. - 68с.

3. Результаты долговременного мониторинга природных комплексов СевероВосточного Прибайкалья. / А.А. Ананин, Т.А. Ананина, Е.М. Черникин и др./. - Труды государственного биосферного заповедника «Баргузинский». - вып.8.- Улан-Удэ: Изд-во Бурятского государственного университета, 2002. - 204с.