Оценка состояния экосистем кедровых и сосновых лесов горнорудного района и урбанизированной территории

Оценка состояния экосистем кедровых и сосновых лесов горнорудного района и урбанизированной территории

Д.Н. Андреев, аспирант, П.Ю. Санников, аспирант, Пермский ГНИУ; А.В. Назаров, к.б.н, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН

Цель и методика исследований. Исследования проводили на территории месторождений железных руд вблизи г. Качканара и на территории лесного массива в центре г. Перми с целью выявления современного состояния экосистем сосновых и кедровых лесов, находящихся в зоне воздействия различных антропогенных факторов.

Геоботанические исследования растительности выполняли по общепринятым методикам [1]. Состояние растительности оценивали в соответствии с методическими указаниями «Экологическая оценка состояния особо охраняемых природных территорий регионального значения» [2].

Также проведены биогеохимические исследования хвои. Образцы отбирались с подроста сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и сосны сибирской (Pinussibirica Du Tour) на высоте 1,3 м южной экспозиции с последующим смешиванием пробы. С отобранных веток удаляли хвою однолетнего возраста. Лабораторный атомноабсорбционный анализ выполняли на дифракционном спектрографе. Результаты работы сравнивали с опубликованными биогеохимическими исследованиями хвои сосны обыкновенной в Красновишерском районе Пермского края [3] и горнодобывающих районах Мурманской области [4]. Качество хвои оценивали по суммарному показателю загрязнения (Zc).

Результаты исследований. Территория обследования проектируемого и разрабатываемого месторождения железных руд вблизи г. Качканара охватывает площадь 14857,02 га. Примерно две трети (64,36%) от этой площади занимает лес. Для данной территории наиболее характерны два антропогенных фактора, воздействующих на растительность, — деятельность горнообогатительного комбината и рекреация.

Сосняки занимают около трети (3339,71 га, или 34,9%) лесопокрытой площади, меньшую площадь (563,35 га, или 5,9%) занимают кедровники. Данные типы лесов в основном приурочены к склонам г. Качканара, а также к переувлажнённым участкам у подножия гор. Места произрастания сосны сибирской относятся к особой категорию защитности — орехово-промысловым зонам. По возрастному составу сосняки в основном представлены

средневозрастными и спелыми древостоями. В кедровниках 100% насаждений имеют 4 и 5 классы возраста (средневозрастные насаждения).

Обследование в г. Перми проводилось на особо охраняемой природной территории (ООПТ) «Черняевский лес». Данная ООПТ представляет собой лесной массив площадью 685,97 га, который находится практически в центре крупного промышленного города. На лесные экосистемы ООПТ оказывают влияние множество антропогенных факторов, такие, как автотранспорт, промышленные предприятия, рекреация, прокладка инженерных сооружений и др.

Сосновые леса занимают 322,1 га, или 61,5% покрытых лесом земель ООПТ, и представлены четырьмя массивами, имеющими чёткие границы. По возрастному составу сосняки в основном представлены спелыми (6, 7 классы возраста) древостоями.

По результатам оценки степени деградации экосистем на месторождениях железных руд растительность на 20 геоботанических площадках (83,3%) отнесена к очень слабодеградированной (I степень). Категориям слабо- (II степень) и среднедеградированной (III степень) растительности соответствовали по два биогеоценоза соответственно (по 8,3%). На территории Чер-няевского леса на девяти площадках (64,3%) растительность отнесена к очень слабодеградированной степени деградации, на трёх — к слабодеградированной (21,4%), на двух — к среднедеградированной (14,3%).

Результаты анализа микроэлементного состава хвои сосны сибирской и обыкновенной позволили определить биогеохимические различия обследуемых территорий (табл.). В древесной растительности, произрастающей на территории Черняевского леса, отмечено повышенное содержание таких химических элементов, как никель, кобальт, хром, титан, серебро, барий. При этом среднее содержание никеля превышает значения аналогичных показателей горнорудного района в 4,5 раза, бария — в 2 раза, кобальта и хрома — почти в 2 раза. В древесной растительности, произрастающей на территории месторождений железных руд, отмечено повышенное (относительно Черняевского леса) содержание цинка и меди (более чем в 2 раза), а также ванадия, марганца.

Различия микроэлементного состава хвои сосновых древостоев обследуемых территорий объясняются как отличными геохимическими

Микроэлементный состав хвои сосны

Территория Среднее содержание микроэлементов, мг/кг сух. вещ. гс

N1 Со Сг Мп V Ті Си 7п РЬ Ва

Месторождения железных руд 0,56 0,16 0,63 251 0,86 9,9 1,7 12,4 0,44 0,006 5,6 1,92

Черняевский лес 2,50 0,27 1,1 231 0,62 15,0 0,8 5,4 0,41 0,01 11,7 1,59

Среднее содержание элементов в растениях [5] 2 1 1,8 240 1,5 32,5 10,0 50 2,5 0,03 22,5 -

Мурманская область [4] 1 - 0,8 365 - - 2 30 - - - -

Красновишерский район [3] 3,68 - 169 - - 4,4 68,5 1,83 - - -

условиями, так и антропогенными факторами. На территории месторождений отмечен повышенный геохимический фон по ореолообразующим элементам, поэтому в данных экосистемах наблюдаются превышения по ванадию, марганцу, меди и цинку. В г. Перми определяющими являются антропогенные факторы. Повышенные значения по никелю, кобальту и хрому вызваны прежде всего выбросами от автотранспорта и многочисленных промышленных предприятий химической и нефтехимической промышленности.

В сравнении со средним содержанием рассеянных элементов в сухой фитомассе растительности [5] на обследуемых территориях особых аномалий не выявлено. Исключением является содержание никеля в хвое сосны обыкновенной в Черняевском лесу, а также содержание марганца в хвое сосны сибирской на территории горнорудного района.

Среднее значение суммарного показателя загрязнения по пробным площадкам в Черняев-ском лесу на 25% выше, чем на месторождениях вблизи г. Качканара. Это также говорит о том, что сосновые экосистемы лесного массива в г. Перми испытывают более значительное антропогенное воздействие.

Выводы. Рекомендации. Степень деградации растительности на территории горнорудного района свидетельствует о том, что растительный покров в наибольшей степени страдает от рекреации. Негативное влияние горнодобывающей деятельности отмечено только для одной площадки. Высокая рекреационная нагрузка является

определяющим фактором и для растительности лесного массива урбанизированной территории.

Результаты исследования позволили определить биогеохимические различия сосновых и кедровых лесов горнорудного района и урбанизированной территории. В г. Перми отмечены значительные превышения содержания никеля, бария, кобальта, хрома. На месторождениях железных руд зарегистрированы повышенные концентрации цинка, меди, ванадия и марганца.

Различия микроэлементного состава хвои сосновых древостоев объясняются прежде всего особенными геохимическими условиями горнорудного района и антропогенными факторами, оказывающими значительное воздействие на экосистемы Черняевского леса.

Выполненные исследования позволили дать оценку состояния экосистем сосновых и кедровых лесов в районах с различными природными и антропогенными условиями. Полученные данные необходимы для дальнейшего изучения сосновых лесов Пермского края и других регионов.

Литература

1. Краткое руководство для геоботанических исследований. М.: Изд-во АН СССР, 1952. 192 с.

2. Бузмаков С.А., Овеснов С.А., Шепель А.И. и др. Методические указания «Экологическая оценка состояния особо охраняемых природных территорий регионального значения» // Географический вестник. 2011. № 2. С. 49—59.

3. Колясникова Н.Л., Карнажицкая Т.Д., Паршакова К.А. Влияние аэротехногенного загрязнения на морфологические и эмбриологические признаки сосны обыкновенной // Вестник Удмуртского университета. 2011. № 6—2. С. 31—35.

4. Черненькова Т.В. Реакция лесной растительности на промышленное загрязнение. М.: Наука, 2002. 191 с.

5. Бочаров В.Л., Бугреева М.Н. Экологическая геохимия: учебное пособие. Воронеж: Изд-во ВГУ, 2001. 57 с.