Использование метода фитоиндикации для биологического мониторинга лесных экосистем в районе объектов утилизации и хранения химического оружия в Брянской области

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ФИТОИНДИКАЦИИ ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ В РАЙОНЕ ОБЪЕКТОВ УТИЛИЗАЦИИ И ХРАНЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ В БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ

Иванов В.П., Глазун И.Н., Шершаков Д.А.

Results of preliminary biological monitoring of grassy vascular plants in wood communities around object are resulted torages of the chemical weapon and under construction object on its recycling.

Для рационального природопользования необходимо глубокое знание растительного покрова. Наибольшее биоиндикационное значение имеют растения, как наиболее доступный для наблюдения и чутко реагирующий на все изменения среды организмы. Использование растительности как индикатора условий среды называют фитоиндикацией, которая выгодно отличается от инструментального метода дешёвым и быстрым получением информации о среде по признакам растения. Дать быструю оценку экологических особенностей среды можно лишь при глубоком знании флоры и экологии растений изучаемого региона. При фитоиндикации используют внешний облик растения, анатомические и физиологические особенности. Для их установления используют методы морфологии, анатомии, биохимии, физиологии. При фитоиндикации по растительным сообществам используют методы геоботаники, в связи с чем выделяют флористические и геоботанические индикаторы (Булохов, 2004).

Выявление флористического видового состава - основа всех ботанических исследований. В наших исследованиях изучение флористического состава проводилось на учётных площадках размером 30х30 м на стационарных пробных площадях (СПП), (Булохов, Величкин, 1998). Флористический состав свидетельствует лишь о видах и их количестве в данном фитоценозе, тогда как главный признак - количественные отношения между видами не выявляются. Для оценки количественных взаимосвязей между видами использовали глазомерную шкалу «обилия-покрытия» Ж. Браун-Бланке (1964).

Степень развития вида в данном сообществе - жизненность - оценивалась в баллах: 3 - вид проходит полный цикл развития; 2 - вид только вегетирует, репродуктивные органы не образует; 1 - вид вегетирует слабо, угнетен (Миркин, Наумов, Соломещ, 2002).

После обработки полевых материалов устанавливали видовой состав (биоразнообразие), обилие видов в сообществе, степень антропогенного воздействия по наличию сорных и нехарактерных для конкретного сообщества видов, наличие редких и охраняемых видов растений.

Апробация метода фитоиндикации проводилась в летний период 2007 г. на 9-и СПП, из которых 3 расположены в охранной зоне арсенала химического оружия (ХО); 3 - в санитарно-защитной зоне (СЗЗ) строящегося объекта уничтожения химического оружия (УХО) в радиусе до 3 км; 3 - в зоне защитных мероприятий (ЗЗМ) УХО в радиусе 5 км в районе п.г.т. Рамасуха Почепского

района. В каждой зоне заложено по одной СПП с преобладанием дуба черешчатого, сосны обыкновенной, ели европейской.

По материалам геоботанических описаний на СПП составлен систематический список сосудистых травянистых растений из 130 видов травянистых растений из 37 семейств, что свидетельствует о значительном биоразнообразии. Наибольшим биоразнообразием характеризуется семейство Злаковые (21 вид - 16,2% от общего количества). Широко представлены семейства Розоцветные и Губоцветные (по 9 видов - 6,9%), Бобовые и Сложноцветные (по 8 видов - 6,2%). Отмечено 6 видов травянистых растений (пыльцеголовник красный, любка двулистная из семейства Орхидные, лилия саранка из семейства Лилейные, овсяница высочайшая из семейства Злаковые, наперстянка крупноцветковая из семейства Норичниковые, гвоздика пышная из семейства Гвоздичные), занесенные в Красную книгу Брянской области, в т.ч. 1 вид (пыльцеголовник красный) включён и в Красную книгу России.

Преобладают аборигенные виды (129 видов - 99,2%). Отмечен лишь 1 (0,8%) адвентивный вид - мелколепестник канадский, что свидетельствует о слабой синатропизированности флоры лесных экосистем в исследуемом регионе. Наиболее распространены растения неморального геоэлемента (32 вида - 24,6%) и средиземноморско-бореальной полизональной группы (25 видов - 19,2%). На всех 9 СПП из неморальных видов отмечены: чина весенняя, из средиземноморско-бореальных - крапива двудомная. На 8-и СПП встречался неморальный вид - гравилат городской. На 7-и СПП обнаружены неморальные виды: мерингия трехжилковая, медуница неясная, вороний глаз четырехлистный; средиземноморско-бореальный вид - пикульник обыкновенный, суббореальный вид - перловник поникший, плюрирегиональный вид - щитовник мужской, бореальный виды: седмичник европейский, майник двулистный.

Анализ флористического состава сосудистых травянистых растений в лесных экосистемах показал, что наибольшим биологическим разнообразием характеризуются дубовые насаждения (от 37 видов на СПП 5 в охранной зоне арсенала ХО до 68 видов на СПП 1 в СЗЗ строящегося объекта УХО).

На всех СПП в дубравах произрастают несколько видов растений, занесенных в Красную книгу Брянской области: на СПП 1 - 4 вида (овсяница высочайшая, гвоздика пышная, любка двулистная, лилия саранка), по 3 вида - на СПП 5 (любка двулистная, пыльцеголовник красный, лилия саранка) и на СПП 16 (пыльцеголовник красный, лилия саранка, наперстянка крупноцветковая). Флора травянистых растений в дубовых насаждениях изменялась за счет действия антропогенных факторов, что привело к заносу нехарактерных для данных растительных сообществ луговых и рудеральных видов. В дубняке лещиново-копытеневом на СПП 5 в охранной зоне арсенала ХО не отмечено нехарактерных видов, что, по-видимому, обусловлено низкой рекреационной нагрузкой и отсутствием лесохозяйственных мероприятий. В дубняке лещиново-копытеневом на СПП 16 в ЗЗМ строящегося объекта УХО из-за близости н.п. Рамасуха и проведения выборочных рубок появились луговые (8,2%) и рудеральные (6,1%) виды. На СПП 1 произошла смена типа леса с лещиново-копытеневого на разнотравный за счет внедрения в ценоз луговых (29,4%) и рудеральных (4,4%) видов после разреживания древесного полога вследствие отпада части дубового

древостоя. Доминантными видами (отмеченными на всех СПП в дубовых насаждениях) являются 19 видов (василистник водосборолистный, крапива двудомная, мерингия трехжилковая, зверобой продырявленный, грушанка круглолистная, седмичник европейский, гравилат городской, лапчатка белая, земляника лесная, горошек четырехсеменной, чина весенняя, медуница неясная, душёвка полевая, колокольчик персиколистный, лилия саранка, майник двулистный, ландыш майский, вороний глаз четырехлистный, перловник поникший).

Флора сосудистых травянистых растений на СПП в ельниках лещиново-копытеневых характеризуется меньшим биоразнообразием, чем в дубравах: от 30 видов на СПП 11 в СЗЗ строящегося объекта УХО до 39 видов на СПП 14 в ЗЗМ строящегося объекта УХО. Отмечен лишь 1 вид (лилия саранка) из Красной книги Брянской области на СПП 7 в охранной зоне арсенала ХО и на СПП 14. На всех СПП доминируют лесные виды трав. На СПП 11 нехарактерные виды отсутствуют. На СПП 7 после проведения выборочной санитарной рубки появились рудеральные виды (9,4%). Еще в большей степени нарушена флора на СПП 14, где после проведения в насаждении выборочной санитарной рубки и выпаса скота были занесены нехарактерные виды (2,6% луговых и 12,8% рудеральных). Доминантными на СПП в еловых насаждениях являются 10 видов (щитовник мужской, копытень европейский, крапива двудомная, малина обыкновенная, чина весенняя, герань Роберта, медуница неясная, мицелис стенной, майник двулистный, перловник поникший), из них 5 доминируют и в дубравах.

Наименьшим биологическим разнообразием флора сосудистых травянистых растений характеризуется на СПП в сосняках лещиново-копытеневых (от 14 видов на СПП 20 в ЗЗМ строящегося объекта УХО - до 31 вида на СПП 12 в СЗЗ строящегося объекта УХО). Лишь на СПП 6 в охранной зоне арсенала ХО обнаружен 1 вид (лилия саранка), занесенный в Красную книгу Брянской области. В искусственных сосновых фитоценозах сформировался живой напочвенный покров со значительной долей участия нехарактерных видов: на СПП 12 отмечено 9,7% луговых и 25,8% рудеральных видов (из-за наличия в насаждении очага корневой губки), на СПП 20 - 7,1% луговых и 28,6% рудеральных видов (из-за высокой рекреационной нагрузки рядом с н.п. Рамасуха). Лишь на СПП 6 доля рудеральных видов невелика (5,3%). В сосновых насаждениях доминируют 6 видов (щитовник мужской, крапива двудомная, гравилат городской, чина весенняя, купырь лесной, пикульник обыкновенный), из них 2 вида (крапива двудомная, чина весенняя) являются доминантными в дубравах и ельниках, 1 вид (гравилат городской) - в дубравах, 1 вид (щитовник мужской) - в ельниках.

Жизненность и проективное покрытие травянистых растений в значительной степени зависят от освещенности под пологом древесного и подлесочного ярусов, которая в свою очередь имеет обратную зависимость с сомкнутостью древостоя, подлеска и подроста. На СПП в охранной зоне арсенала ХО (средний балл жизненности в дубраве на СПП 5 составил 2,41, в сосняке на СПП 16 - 2,21, в ельнике на СПП 7 - 2,22) и в ЗЗМ строящегося объекта УХО (в дубраве на СПП 16 - 2,10, в сосняке на СПП 20 - 2,14, в ельнике на СПП 14 - 2,13) преобладают

только вегетирующие растения над цветущими и плодоносящими. На СПП 6 отмечен 1 вид (5,3% от общего количества) в угнетенном состоянии. Здесь в целом очень низкое проективное покрытие травянистых растений (5%), что обусловлено высокой сомкнутостью древесного полога. На СПП в СЗЗ строящегося объекта УХО древесный полог более разрежен, поэтому в живом напочвенном покрове преобладают цветущие и плодоносящие растения над только вегетирующими (в дубраве на СПП 1 средний балл жизненности составил 2,74, в сосняке на СПП 12 - 2,84, в ельнике на СПП 11 - 2,60).

Таким образом, состояние травянистой растительности в лесных экосистемах в районе объектов хранения и уничтожения ХО соответствует фоновому состоянию. На момент исследования (2007 г.) не отмечено явных, заметных изменений флористического разнообразия и колебания численности диагностических видов растительных сообществ. Травянистые растения могут быть использованы как биоиндикаторы состояния окружающей среды в регионе. Возможные изменения физико-химических свойств почв при сверхнормативном химическом загрязнении лесных экосистем в период эксплуатации объекта УХО могут привести к изменению флористического состава, численности и жизненности диагностических видов растений. Кроме того, изменения экологических условий вследствие строительства коммуникаций и сооружений также могут вызвать кардинальные нарушения в структуре лесных фитоценозов.

Возможные негативные изменения природной среды могут быть зафиксированы при использовании фитоиндикационного метода на ранних этапах, что позволит разработать меры по предотвращению нежелательных процессов в лесных экосистемах.

Литература

Булохов, А.Д. Фитоиндикация и ее практическое применение / А.Д. Булохов. - Брянск: БГУ, 2004. - 245 с.

Булохов, А.Д., Величикин, Э.М. Определитель растений Юго-Западного Нечерноземья России (Брянская, Калужская, Смоленская области) / А.Д. Булохов, Э.М. Величкин. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - Брянск: Изд-во БГУ, 1998. - 380 с.

Миркин, Б.М. Современная наука о растительности /Б.М. Миркин, Л.Г. Наумов, А.И. Соломещ.- М.: Логос, 2002. - 264 с.