Как видно из рисунка 1, различия по концентрации загрязняющих веществ на разном удалении от факела практически отсутствуют. Следовательно, уровень концентрации загрязнителей не является главным средообразующим фактором, оказывающим влияние на состояние основных компонентов лесных экосистем в данных условиях. Поэтому выделение зон с тем или иным уровнем загрязнения, что широко и успешно используется при оценки влияния воздушных выбросов предприятий более высоких мощностей на состояние окружающей среды в данном случае нецелесообразно. В тоже время факельные установки оказывают сильное тепловое воздействие на окружающую среду. В этой связи тепловое излучение является одним из ведущих экологических факторов, оказывающих влияние на изменение характеристик элементов леса. Были условно выделены зоны степени поражения сосновых древостоев, произрастающих на различном удалении от факела, в основу которых положено использование таких морфологических параметров компонентов леса, как категория жизненного состояния кроны деревьев, степень дефолиации, наличие эпифитных лишайников и т.д.
| Вещество | Расстояние до факела, м | Р0,95, % | |
| 100 | 250 | ||
| Диоксид азота | 0,00205 | 0,00205 | 3,3 |
| Диоксид серы | 0,02231 | 0,02259 | 4,7 |
| Сажа | 0,025 | 0,025 | 2,5 |
Рисунок 1. Таблица концентраций загрязняющих веществ (по данным НГДУ «Покачевнефть»), мг/м³
На различном удалении от факельной установки (100 м - зона сильного поражения, 150 м - среднего, 250м - слабого) заложены три постоянные пробные площади (ППП). Исследуемые насаждения представлены сосняком лишайниковым естественного происхождения 120-130-летнего возраста. Отличие между ППП состоит в степени поврежденности древостоев в результате комплексного воздействия факельной установки.
| Категория жизненного состояния | Расстояние от факела, м | ||
| 100 | 150 | 250 | |
| Здоровые | _ | 10 | 20 |
| Ослабленные | 5 | 45 | 55 |
| Сильно ослабленные | 10 | 35 | 25 |
| Усыхающие | 65 | 10 | 0 |
| Сухостой | 20 | 0 | 0 |
Рисунок 2. Таблица распределения модельных деревьев сосны обыкновенной по категориям жизненного состояния кроны в исследуемых насаждениях, %.
Оценка деревьев сосны обыкновенной по категориям жизненного состояния кроны осуществлялась по следующей шкале: здоровые деревья – без видимых признаков ослабления жизнедеятельности, в нижней части крон могут быть отдельные сухие ветви 1-го порядка; ослабленные деревья – крона ажурная, доля сухих или явно усыхающих ветвей в кроне от их общей массы составляет до 25%; сильно ослабленные деревья – крона в сильной степени ажурная, масса сухих или явно усыхающих ветвей до 35%; усыхающие деревья – доля сухих и явно усыхающих ветвей до 75%; сухостой – доля усохших и явно усыхающих ветвей более 75%.
В апреле 1998 года с шестидесяти семеносящих деревьев (по двадцать деревьев на каждой ППП) были собраны образцы шишек. Изучение состояния женской репродуктивной сферы деревьев сосны обыкновенной проводили по комплексу 28 морфофункциональных признаков, список которых приводится в таблице 4. С каждого дерева анализировали по 20-30 шишек. Для опосредованной оценки генетической обусловленности метамерных количественных признаков женской репродуктивной системы сосны обыкновенной рассчитывали коэффициент повторяемости, как соотношение эндогенной и индивидуальной форм изменчивости с использованием модели однофакторного дисперсионногоанализа. Коэффициент повторяемости (Р) служит для опосредованной оценки генетической обусловленности полигенных морфологических признаков, характеризующихся метамерностью, а также позволяет установить верхний порог наследуемости последних и рассчитывается по формуле:
P = V1/ V1 + V2 ,
Где V1 – межиндивидуальная компонента дисперсии;
V2 – внутрииндивидульная компонента дисперсии.
Изучение состояния женской генеративной сферы показало, что за редким исключением между зонами поражения достоверных различий в параметрах не наблюдается. По характеру наполненности шишек семенами в зависимости от исходного числа потенциально фертильных семяпочек все семеносящие деревья на ППП представлены исключительно высокочереззерными формами.
По мере нарастания уровня загрязнения прослеживается тенденция к увеличению числа семяпочек, погибших до оплодотворения, а также к уменьшению числа полнозерных семян, выживаемости семяпочек за весь гаметофитный, в первый вегетационный и эмбриональный периоды. В зоне среднего и слабого поражения сохранность семяпочек во 2-й вегетационный период выше, чем в зоне сильного поражения. Наблюдается небольшое снижение массы 1000 шт. семян в зоне сильного поражения.
2. Результаты исследований.
2.1. Фитоиндикация.
Фитомониториг в отличие от точечных инструментальных методов позволяет оценивать влияние загрязнителей на сообщества, и давать представление о длительном воздействии загрязнителей, и прогнозировать их дальнейшее влияние. Кроме этого, существующие нормативы ПДК основываются на реакциях животных организмов, в то время как пороговые концентрации ряда растений являются более низкими. Все это позволяет утверждать, что фитомониторинг необходим для объективной оценки экологической ситуации городской среды.[6].
Фитомониторинг строится на основе ответных реакций растений на весь комплекс условий местообитания, несводимый непосредственно на влияние техногенного загрязнения. Выявление влияния техногенных условий, производится путем сравнения исследуемых городских сообществ с природными аналогами или внесением растений в загрязненную область. В случае наличия в сообществе видов-интродуцентов, необходимо учитывать уровень отклонения условий в данном климате от оптимума. Так как, ответные реакции на загрязнение наблюдается у всех растений, то необходимо выделить наиболее удобные для индикации виды и признаки. Применение фитоиндикации, по сравнению с инструментальными методами имеет ряд недостатков, в частности, в быстро меняющихся условиях -присутствует некоторая необъективность, и отклонение результатов особенно в годы с экстремальными условиями. Ощутимым минусом является, то, что при использовании для анализа урбосреды, нужно следить за всеми компонентами системы, и любое их изменение может привести к сбою системы анализа.[6,9].
Фитоиндикация может осуществляться на разных уровнях организации.
Уровни фитоиндикации:
1. биохимические и физиологические реакции растительного организма;
2. анатомические и морфологические изменения;
3. изменение популяции растений;
4. флористические изменения;
5. фитоцинотические изменения;
6. изменения ландшафтов.
В практике фитоиндикации чаще всего учитывают анатомо-морфологические изменения растений.
Различают микроскопические изменения и макроскопические изменения, применяемые в фитоиндикации.
Микроскопические изменения:
1. изменение размеров ветки (у сосен, поврежденных диоксидом серы, отмечается увеличение клеток смоляных каналов);
2. плазмолиз;
3. изменение степени ксероморфизма листьев;
4. изменение структуры древесины.
Макроскопические изменения:
1. изменение окраски листьев (хлороз) – явление неспецифичной реакцией на стрессоры:
· хлороз – бледная окраска листьев между жилками (у хвои и сосны – даже при слабой загазованности атмосферы);
· пожелтение краев или участков листьев;
· побурение или побронзовение у лиственных деревьев, что нередко является начальной стадией тяжелых некротических повреждений (у хвойных – это проявляется при значительных дымовых повреждениях).
· покраснение – накопление антоциана в виде пятен на листьях растений;
· изменение окраски, при которой листья создают впечатление, как пропитанные водой.
· серебристая окраска листьев.
2. некрозы – отмирание ограниченных участков ткани;
3. дефолиация, то есть опадение листьев, наблюдается обычно после появления хлорозов и некрозов;
4. изменение размеров органов растений (у сосен хвоя удлиняется под действием нитратов и ускоряется под действием диоксида серы);
5. изменение формы, количества и положения органов растения;
6. изменение направления роста и формы ветвления (изрежевание кроны у поврежденных дымом хвойных деревьев);
7. изменение прироста;
8. изменение плодовитости при действии антропогенных факторов наблюдается у большинства растений.
При определении анатомо-морфологических изменений необходимо учитывать, что некоторые естественные факторы могут вызывать симптомы, сходные с антропогенными нарушениями. Поэтому при фитоиндикации следует учитывать предшествующие погодные условия, наличие вредителей и болезней.
При создании системы фитомониторинга нужно использовать ряд принципов
позволяющих получать наиболее объективную информацию:
· Определение генезиса существующих насаждений.
· Составление перечня видов городских насаждений.
Все методы фитоиндикации, можно разделить на две группы:
1. Выявление наиболее устойчивых к токсикантам видов.
2. Подбор наиболее чувствительных растений к действию токсикантов и определение степени загрязнения атмосферу по ответным реакциям конкретных видов.
При использовании растительных сообществ в качестве индикаторов условий местообитания и состояния окружающей среды необходимо рассмотреть наиболее существенные свойства фитоценозов. Они раскрываются через описание видового состава сообществ и выявления его структуры на пробных площадях 400–500 м2 для лесного таежного фитоценоза и 100 м2 для травянистых сообществ (лугов). Растительность верховых сфагновых болот, отличающаяся комплексностью, исследуется методом линейной таксации (экологический профиль от окраины болота к его центру) с описанием сообществ на каждом элементе рельефа (понижение на окраине болота. пологий склон. гряда, мочажина) и установления процентного соотношения между различными типами сообществ по их суммарному протяжению на профиле.[7].