Состояние флоры и сосудистых растений в зависимости от влияния выбросов цементного завода г. Новоульяновска

Для осуществления исследований было заложено 5 пробных площадок: № 1 (ПП1) на расстоянии 100 м от ограждения завода, № 2 (ПП2) — на расстоянии 500 м от ПП1, № 3 (ПП3) — на расстоянии 1000 м и № 4 (ПП4) — на расстоянии 2000 м от ограждения заводской территории. Контрольная площадка располагалась в 5000 м от границы промплощадки цементного завода в «условно чистой» природной зоне, которая по рельефу, характеру почв и видовому флористическому составу соответствует опытным площадкам [2,3]. Размер опытных и контрольной пробных площадок составлял 10х10 м., все они были расположены с учетом преобладающих ветров, т. е. к северо-востоку от территории завода (в зоне действия атмосферных выбросов от труб цементного завода).

Исследования проводили в период с июля по октябрь в течение 2009–2011 гг., что соответствует теплому периоду, когда происходит рост и вегетация растений.

В районе исследования господствуют разнотравно-типчаково-ковыльные степи и практически полностью отсутствуют леса. Здесь господствуют различные типы и варианты степной растительности. На территории г. Новоульяновска и в его окрестностях в радиусе 2–3 км выявлено 623 вида сосудистых растений или 43,6 % флоры Ульяновской области. На территории изучения кое-где сохранились участки степной и лугово-прибрежноводной растительности, но нет естественной растительности, что свидетельствует о техногенной трансформации.

С целью изучения влияния близости цементного завода как техногенного фактора на флору и растительный покров, был выявлен флористический состав пробных площадей и контрольного участка, дана оценка их видового состава, и по общепринятым методикам были сделаны их геоботанические описания. На каждой пробной площади выявляли все встречающиеся виды травянистых растений, отмечали доминирующие, содоминирующие и характерные виды и определяли их проективное покрытие в процентах от общей площади травостоя. По результатам исследований был составлен список растений-доминантов, содоминантов и характерных видов, определяющих основные особенности растительных сообществ, представленный в таблице 1. Отмечено, что видовой состав травянистых растений-доминантов, содоминантов и характерных видов на исследуемых площадях отличается скудностью и однообразием. На изученных участках было отмечено всего 9 таких видов, наибольшее их количество (8 видов) было обнаружено на ПП2. Выявленные растения принадлежат 5 семействам, из которых преобладающим (в том числе и на контрольном участке ПП5) является семейство Asteraceae (Compositae).

Таблица 1

Список травянистых растений-доминантов, содоминантов и характерных видов, обнаруженных на изучаемых участках

Из отмеченных 9 видов травянистых растений 4 являются сорными растениями-рудералами (Artemisia vulgaris, Cyclachaena xanthiifolia, Matricaria perforate, Plantago major), что говорит о техногенном изменении среды в сторону ухудшения условий произрастания. В тоже время на изучаемых площадях преобладают растения 5 видов (Matricariaperforate, Plantagomajor, Trifoliumrepens, Urtica dioica, Viciacracca) очень требовательные к содержанию органических веществ в почве, что говорит о пригодности почв района исследований для произрастания таких растений. По отношению к влажности почвы преобладают ксеномезофиты 3 вида (Artemisia vulgaris, Cyclachaena xanthiifolia, Matricariaperforata) и часто встречается 1 мезофит — Viciacracca.

За период наблюдений менялся видовой состав изучаемых фитоценозов, причем некоторые виды в определенные годы появлялись и не встречались в другие. Это характерно для полыни обыкновенной и циклахены дурнишниколистной на ПП1, для полыни обыкновенной, пырея ползучего и матрикарии непахучей — на ПП2, для клевера ползучего — на ПП3. На ПП4 и ПП5_{контроль} видовой состав оставался стабильным весь период наблюдений, изменению подвергалось лишь участие определенных видов в сложении фитоценозов на пробных площадках. Так, проективное покрытие полыни обыкновенной варьировалось от 5 до 20 %, циклахены дурнишниколистной — от 10 до 60 %, крапивы двудомной — от 5 до 50 %. На ПП5_{контроль} степень варьирования проективного покрытия была слабо выраженной. Таким образом, непосредственная близость УЦЗ оказывало влияние на видовой состав видов-доминантов, содоминантов и характерных видов флоры и на степень их участия в сложении изученных фитоценозов.

На каждой пробной площадке кроме травянистых растений произрастали деревья и кустарники. Оценка их видового и количественного состава показала, что таких растений немного: для ПП1–4 30 деревьев и кустарников пяти видов: 10 тополей белых или серебристых, 4 ясеня пенсильванских, 9 берез повислых, 5 кустов караганы древовидной, 2 вяза приземистого. Целесообразно было объединить данные по древесным растениям всех экспериментальных площадок для сравнения с контрольной площадкой, на которой было обнаружено 12 деревьев и кустарников пяти видов. К 5 классу жизненного состояния, определяемого как сухостой, было отнесено 3,3 % древесных растений, к 4 классу — 6,6 %, к 3 классу –10 %, ко 2 классу — 33,3 % и к 1 классу — 50 %.

На территории ПП5_{контроль} древесные растения были представлены 12 деревьями и кустарниками, среди которых 5 тополей белых или серебристых, 4 березы повислой, 2 куста караганы древовидной, 1 вяз приземистый. Из всех видов к 5 классу не было отнесено ни одного дерева, к 4 классу — 8,3 %, к 3 классу — 8,3 %, ко 2 классу –16,7 % и к 1 классу — 66,7 % от общей выборки.

Видовое разнообразие древесно-кустарниковых растений в районе исследований представлено в таблице 2.

На ПП5_{контроль} к отмирающим деревьям было отнесено 2,85 % растений, причем эти показатели не менялись на протяжении всего периода исследований, что демонстрирует благоприятную обстановку и экологическую стабильность. На пробных площадках ПП1–4 к 4 классу опасности было отнесено 10 % растений, что более чем в 3 раза выше показателя для ПП5_{контроль} (рис. 1).

Таблица 2

Список видов древесно-кустарниковых растений района исследований

Отмечено, что обнаруженные вблизи завода растения относились ко 2,3 и 4 классам, тогда как на контрольной площадке было заметное преобладание растений относящихся к 4 и 5 классам, что говорит о значительно лучших условиях жизни. По результатам анализа спектра жизненного состояния древесных растений видно, что количество сильно поврежденных и отмирающих особей значительно больше на пробных площадях ПП1–4 по сравнению с территорией ПП5_{контроль}.

Рис. 1. Распределение древесных растений в зоне влияния цементного завода по классам состояния

Анализ видового разнообразия показал, что деревья на ПП1–4 и ПП5_{контроль} являются листопадными растениями. Аккумулированные листовой массой деревьев загрязнители, после опадения листьев, попадают в почву, что приводит к ее вторичному загрязнению. Наиболее сильную нагрузку испытывают растения пробных площадей, расположенные вблизи завода, где наблюдается большое количество сухостоя, сильная угнетенность деревьев (низкорослость, уменьшение количества молодых побегов, малая густота крон) класс жизненного состояния которых составляет 5 и 4. По мере удаления от цементного завода на расстояние до 2000 м общее жизненное состояние растений достигает 1 класса, т. е. у деревьев крона становится гуще и зеленее, а органы растений не имеют внешних признаков поражения или ослабления [1].

Вышеизложенное свидетельствует о том, что неблагоприятное влияние цементного завода на древесные растения имеет место. Пыль, в процессе переработки и транспортировки цемента создает видимую пылевую пленку на листьях, что нарушает газообмен, затрудняет процесс фотосинтеза и транспирации, а также отрицательно сказывается на световом режиме растений.

Таким образом, в процессе проведенных исследований установлено, что преимущественными загрязнителями в зоне влияния цементного завода являются тяжелые металлы [2]. Под их влиянием происходит трансформация почвенного покрова и изменения в комплексе почвенных микроорганизмов. Это выражается в снижении видового богатства и разнообразия и увеличения доли толерантных к загрязнению микроорганизмов, влияет на показатели биохимической активности почв [3]. Это в свою очередь негативно сказывается на жизненном состоянии растительности.

Литература:

1.              Буйволов, Ю. А. Методика оценки жизненного состояния леса по сосне / Ю. А. Буйволов, М. В. Кравченко, А. С. Боголюбов. — М.: Экосистема, 1998. — 25 с.

2.              Казакова Н. А., Ильина Н. А. особенности распределения тяжелых металлов в зоне влияния цементного производства. В мире научных открытий № 4 часть 10 г. Красноярск, март 2010, с. 60–61

3.              Казакова Н. А. Экологическое состояние почвенного покрова в зоне влияния цементного производства. Вестник чувашского государственного педагогического университета имени И. Я. Яковлева, 2010 с. 71–74.