Баранов Владимир Александрович. О возможности использования биоиндикации в изучении эколого-геологических опасностей

О возможности использования биоиндикации в изучении эколого-геологических опасностей

В.А. Баранов

Саратовский Госуниверситет

В настоящее время для оценки влияния различных антропогенных и природно-антропогенных факторов используется биомониторинг.

Понятие "биологический мониторинг" определяется ведущими специалистами-экологами следующим образом:- система наблюдений, оценки и прогноза любых изменений в биоте, вызванных факторами антропогенного происхождения (Федоров, 1974; Израэль, 1978; Соколов, Смирнов, 1980);- а) слежение за биологическими объектами и б) мониторинг с помощью биоиндикаторов (Н.Ф.Реймерс 1990);- определение состояния живых систем на всех уровнях организации и отклика их на загрязнение среды (В.С.Николаевский ,1981).

Биоиндикация часто дает более ценную информацию, чем прямые (приборные) оценки качества среды в силу того, что живые организмы реагируют на весь комплекс условий и демонстрируют, зачастую, кумулятивный эффект накопления воздействий.

На первом этапе ставилась задача о принципиальной возможности использования

биомониоринга, в первую очередь фитомониторинга эколого-геологических опасностей. Растительность и флора, как показывают различные многочисленные исследования, очень чутко реагируют на происходящие изменения в окружающей среде, они сохраняют в своем составе виды, представляющие ассоциации, сохранившие следы прошлых, настоящих и будущих явлений.

Растительность состоит из растительных сообществ. Для выявления информации о природных и антропогенных изменениях территории необходимо проводить эколого-фитоценотический анализ растительных сообществ. Для проведения такого анализа растительных сообществ необходимо знание экологической характеристики каждого вида растений и его жизненной формы.

Одновременный анализ растительных сообществ по экологофитоценотическим признакам обусловлен тем, что жизненная форма является результатом длительного приспособления растений к местным условиям, а кологические группы - это приспособление растений к одному или нескольким факторам среды, которые не обязательно отражаются на внешнем облике растений. Проведение экологофитоценотического анализа позволяет решать ряд теоретических и практических задач для познания процессов, создания системы мониторинга, как природных, так и антропогенных, происходящих в прошлом, настоящем и будущем, например, таких как эрозионные и оползневые процессы.

Для правильной интерпретации итогов экологофитоценотического анализа растительных сообществ, необходимо иметь геоботанические знания, а также хорошо разбираться в геоморфологии, почвах, подстилающих породах, гидрографии, климатических особенностях и хозяйственном использовании территории. Необходимо учитывать, что растения имеют четкую географическую границу своих индикационных свойств. В пределах разных географических районов один и тот же вид растений может выступать индикатором различных условий природы и антропогенных воздействий. Вопросы,связанные с индикацией антропогенных воздействий рассматривались в работах Гусева ,2003,Уфимцевой,2005 и др.

Для анализа растительности отобрано 260 видов растений, произрастающих в пределах изученных полигонов, которые могли бы стать растениями индикаторами влаги и почвы, а также с характеристикой их корневой системы.

Для характеристики экологических групп и жизненных форм использованы данные Зозулина Г.М.(1961),Серебрякова И.Г. (1962), Шенникова А.П.(1950), Курепина .В.(1981,82,1986,2006) и другие работы по фитоиндикации (Виноградов В.Н, 1964, Викторов ,1962 и др.).

В соответствии с этой системой все виды растений были разделены на экологические типы: петрофилы, псаммофилы, мезофиты, ксерофиты, галофиты, гигрофиты, гидрофиты и оксилофиты.

При геоэколого -фитоценотическом анализе сообществ можно выделить из них виды, характерные для более влажных условий, при выклинивании воды, что будет индицировать будущие мест развития оползней.

Методика фитогеоэкологического мониторинга оползневых, эрозионных явлений, состоит в следующем:

-- Производится описание и картирование растительности и дается ее эколого-флороценотический анализ с выделением мест с увеличением увлажнения или наоборот, ксерофитизации

-- Затем 3 раза в год обследуется территория и прослеживается по постоянным маршрутам изменение - увеличение, например, проективного покрытия влаголюбивых растений.

-- На основе нанесения этих ареалов ассоциаций можно выявить динамику изменения влаголюбивой и ксерофитной растительности, и соответственно оползневой или эрозионной опасности, трещиноватости и других опасностей.

Растительность - один из важнейших элементов мониторинга геоэкологических процессов и индикаторов геоэкологических опасностей.

Анализ показывает, что на изученном участке доминируют эвриксерофиты и мезоксерофиты соответственно 45и 42 вида, мезофитов 22 вида. Мезогигрофиты, гигромезофиты, гигрофиты составляют 5,6,12 и 23 вида, что позволяет дифференцировать распространение видов по микрорельефу, и достаточно видов, индицирующих влагу,механическое стояние почв,антропогенное влияние идругие.

На основании анализа литературы и собственных исследований выделены растения для определения глубины грунтовых вод - индикаторные группы растений Табл 1.

Таблица1 Список растений - индикаторов глубины грунтовых вод

Индикаторные группы растений	Примерная глубина залегания грунтовых вод, м
Костер безостый, клевер луговой, подорожник большой, пырей ползучий	Более 1,50
Мятлик луговой	1,00 --более 1,50
Полевица белая, овсяница луговая, горошек мышиный, чина луговая	1,00--1,50
Мятлик болотный	0,50-- 1,50
Таволга вязолистая, канареечник, чина болотная	0,50 -- 1,00
Хвощ болотный	0,5- 1,00
Осока лисья, осока острая, вейник Лангсдорфа	0,10 -- 0,50
Калужница болотная	0 -- 0,50
Осока дернистая, осока пузырчатая	0,1
Рогоз	0 - 1
Камыш песчаный	1 - 3
Тополь черный	0,5 - 3
Тростник	0 - 1,5
Лох	1 - 3
Полынь метельчатая	3 - 5
Солодка голая	1,5 - 5
Полынь песчаная	3 - 5
Люцерна желтая	1,4 - 2

В настоящее время территория водосборного бассейна оврага Караульный представляет собой балку с полной системой ОБС ложбина - лощина - балка.

Тип местности плакорный и полого склоновый, растительность типчаково - разнотравно-ковыльная степь. Почва чернозем южный супесчаный, суглинистый и глинистый. Поверхность подверглась антропогенному воздействию - палу осеннему и ранневесеннему, в результате которого местами выгорели как растения, так и степной войлок, задерживающий осадки и стекающую воду.

В результате пала сгорели почти полностью и кустарники - лох серебристый и ракитник русский, сильно повреждены и частично утратили свои противоэрозионные и противооползневые функции.

В тальвеге балки протекает ручей и по его берегам произрастает тростник южный, вейник наземный, являющиеся индикаторами близкого расположения грунтовых вод. Оползни развиты на склоне юго-западной экспозиции с уклоном 15 -30®. Всего их 5 , в том числе 1 свежий.

Как показали обследования оползни - оплывины образовались в местах близкого подхода грунтовых вод в месте произрастания растительных ассоциаций пырея ползучего. Пырей ползучий в наших условиях при зарослевом распространении и мощном развитии- мезофит, индикатор близкого залегания грунтовых вод. Таким образом, по наличию на склоне ассоциаций мощно развитого пырея можно прогнозировать оползневые процессы. Далее нами выявлены еще 3 участка с наличием ассоциаций пырея ползучего, где могут быть развиты оползневые процессы.

На склонах северных экспозиций сильно развиты процессы разрыхления почвы норами и выбросами слепыша, достигающими местами до 400 -800 шт. га, отдельные участки сплошь перерыты ими. Это приводит к лучшему проникновению влаги в глубже расположенные слои почвы и нарушению равновесия склона.

Выявлены трещины отрыва в первой стадии - микротрещин шириной до 1 см и глубиной 20 -30 см, образования блоков, приуроченных к группе нор слепышей. Они хорошо видны, так как на поверхности видны шириной 1.5 - 2 см в виде темных полос и по ним отмечены тропы муравьев. Схема распространения этих трещин и выбросов слепышовин приведена на рисунке1. Как видно, к трещинам приурочены более ксерофитные типчаково - полынные ассоцации.Кроме этого, по нашим наблюдениям эти трещины являются местами концентрации вод и образования эрозионных размывов.

На оплывинах, расположенных на склонах крутизной более 15®, видны свежие участки с оторвавшимися слоем почвы 40 - 60 см вместе с корнями пырея ползучего. Во многом эти образования оплывин и усиление оползневой деятельности связано с тем, что выше по склону имеются поливные садовые участки.

Выявлена тропинчатая сеть (выбитые тропы - скотопрогоны от выпаса скота) образующие террасы, в результате которые также могут быть местами отрыва и трещинами отрыва. В 2 местах такие отрывы глубиной 20см нами обнаружены. Их структура следующая - в вершине - слепышовина и далее трещина отходит от нее по обе стороны.

Рис.1- Схема взаимосвязи трещин, муравейников и растительных ассоциаций( по результатам исследований в районе оврага Караульный, Саратовский район

Условные обозначения

_{__________} поверхностные трещины

///// типчаково - разнотравные ассоциации

\\\\ типчаково - полынные ассоциации

O муравейники

ЊЊЊЊ пырейно - мятликовые ассоциации

... слепышовины

Участок исследований находится в северо-западной части территории Леспаркхоза "Кумысная поляна" занимающим Лысогорское плато на 9 - ой Дачной рядом с поселком Малая Поливановка. Абсолютные высоты от 261,9 -пик Пионерский до 280 м. Вертикальное расчленение рельефа более 60 м.

Лысогорское плато состоит из следующих типов местностей. Плоские водораздельные пространства центральной части плато занимают наиболее высокие абсолютные отметки данной территории и представляют собой сочетания плоских водораздельных поверхностей, шириной до 1-2 км и слабонаклонных водораздельных склонов, шириной до 0,5 км. Территория слабо расчленена элементами эрозионной сети.

Рассматриваемый геоморфологический элемент имеет субмеридиональное простирание, отделяясь от выпуклых водораздельных пространств, расположенных в предуступной части плато, широким до 1,0-1,5 км, седловинным водоразделом. Данный элемент рельефа имеет наиболее зрелый возраст и является реликтом древнего рельефа.

Выпуклые водораздельные пространства, окраинной части плато представляют собой сочетания выпуклых водораздельных поверхностей, водораздельных склонов, особенно хорошо выраженных в предуступной части, а также отдельных водораздельных останцов и седловин.

Такой набор морфологических элементов рельефа объясняется близостью к денудационному уступу, окаймляющему плато, высокой энергией рельефа и пятящейся эрозией ущелий и балок. Все это способствует более активному выветриванию и денудации территории и соответственно большому разнообразию форм рельефа в пределах данной части плато. Многие балки и ущелья, а также многочисленные эрозионно-оползневые цирки энергично и глубоко вклиниваются в пределы плато со стороны Елшанско-Гусельской равнины.

Абсолютные отметки этого геоморфологического элемента колеблются от 220 до 275 м. Ширина водоразделов изменяется от 0,1 до 1,0 км, что также контрастно отличает этот геоморфологический элемент от плоских водораздельных пространств северной части плато.

Граница с геоморфологическими элементами Приволжской котловины и северной равнины чёткая и подчеркивается хорошо выраженной бровкой денудационного уступа.

Направление простирания описываемых водораздельных поверхностей совпадает с общим северо-восточным простиранием самого Лысогорского плато, что особо подчеркивает специфичность и своеобразную буферность этого элемента рельефа. Наличие же большого разнообразия морфологических элементов, говорит о равном их возрасте: реликтовые останцы и водораздельные поверхности и более молодые водораздельные склоны и седловины весьма характерны для этой территории.

Территория относится к денудационной равнине олигоценового возраста.

Изученный участок представлен водоразделом и в основном склонами южной, юго -западной, северо - западной экспозиции с углами уклонов 10 -15, местами более 20 град. Почвы черноземы обыкновенные маломощные и неполно развитые, почвообразующие породы (в основном песчаники и опоки), отличающиеся высокой щебнистостью. Растительный покров представлен различными типами разнотравно - типчаково -ковыльной степью с псаммофитной и петрофитной флорой . Леса в основном произрастают на плато выше 180 -200 м над уровнем моря, а также на склонах северо - западных и западных экспозиций, днищах балок. На крутых склонах они представлены в виде отдельных деревьев и редколесья. Отличительной особенностью является также наличие достаточно мощно развитых кустарниковых зарослей представленных спиреей городчатой, ракитником русским, меньше миндалем низким (бобовником).

Антропогенное влияние связано с выпасом средним и в основном рекреационной деятельностью, связанной с расположением рядом лагеря отдыха и садово -огородных участков. Поэтому участок засорен стеклом и тарой, наличием кострищ, занимающим до 2-5% территории и дорожно - тропиночной сетью. Все это накладывает специфику на данный участок и усиливает процессы разрушения геоэкосистем, уменьшает их устойчивость к антропогенному воздействию.

Ландшафтный район - северо - западная оконечность Лысогорского плато, прилегающий к Елшано -Курдюмской долине. Типы местности - плакорный, плакорный водораздельный, полого склоновый, покато склоновый, круто склоновый и балочный. Склоновый тип представлен склонами различных экспозиций. Балочный тип состоит из урочищ балок облесенных и необлесенных. На космоснимке участка ( рис ) четко видна вся мозаика травяного покрова. Выделены основные ассоциации. В дальнейшем возможно и более подробное картирование, при дешифрировании снимков в различных спектрах.

Выделяются следующие урочища. 1. На склонах северо -западной экспозиции произрастает березняк узкомятликово - разнотравный

2. Склоны южной и юго -восточной экспозиции представлены типчако -ковыльными ассоциациям. (рис 2 и 3).

3. На водораздельной поверхности и склонах слабо покатых встречаются дубравы остепненные, на склонах западных экспозиции в нижних частях тальвегов балок дубравы снытьевые, ландышевые и с купеной лекарственной

Условные обозначения

1. Ассоциации березы на осыпях

2. Типчаково - ковыльные ассоциации

3. Ассоциации спиреи городчатой

4. Ассоциации остепненных дубрав

5. Ассоцации пырейно - разнотравные

6. Ассоциации полынно - типчаковые

7. Ассоциации чабрецово -.типчаковые

Всего на полигоне имеется 3 балки в стадии активизации. Обследования и изменения показали, что ежегодный прирост их составляет в вершинной части 0,5 м -1м.

Среди склоновых типов встречаются урочища осыпей, представленные склоны более 30®, покрытых с поверхности на 60-80% щебнем из опоки и мергеля, находящимися в неустойчивом состоянии.

Растительный покров склонов частично подвержен выпасу.На склонах четко выражена зональность, переход от одного к другой ассоциаций. Наблюдения показали, что на слонах сильно щебенчатых и крутых довольно неплохо произрастает береза повислая, которая укрепляет склоны.Вся типчаково - ковыльная степь представлена всеми стадиями выпаса от слабого до сильного. К выпасу присоединятся и рекреационная деятельность человека, поэтому здесь скорее стадии антропогенного воздействия ,чем прямой выпас, как на пастбищах.

При сильном воздействии образуются выбитые тропы и разбитые участки, где формируются ассоциации с преобладание мятлика луковичного, который в июне подсыхает и слабо укрепляет склон, где формируются как оплывины ,осыпи, линейная эрозия в виде потяжин переходящая в овраги.

Выявлены следующие стадии антропогенной трансформации растительных ассоциаций, на основании которой можно оценить степень антропогенной нагрузки:

-- слабая нагрузка разнотравно-типчаково-ковыльная встречается редко (1 зона);

-- умеренная типчаково-ковыльная стадия, отличается выпадением
разнотравья, увеличением в составе травостоя типчака и уменьшения ковыля, остается ковыль волосатик, наиболее устойчивый вид(2 зона);

-- средняя нагрузка типчаково - тысячелистниковая, наиболее часто встречаемая на территории Саратова вне застройки (3 зона);

-- сильная нагрузка полынково-икотниково-спорышево-лебедовые ассоциации. Появляется тропинчатость, выпадают степные виды (типчак и ковыль), появляются мятлик луковичный и сорняки (4 зона);

-- очень сильная степень трансформации: лебедово-спорышевые ассоциации,

встречается конопля сорная, одуванчик, вьюнок (5 зона).

С помошью растений -индикаторов выпаса (антропоенного воздействия ) в нашем

случае воздействия человека можно индицировать степень этого воздействия по видам.

Список использованной литературы

-- Абрамова Т.И. Распределение растительности меловых обнажений в связи с различными экологическими условиями. // Вопросы экологии растений - Грозный, 1980. С. 50-55.

-- Бевз В.Н.Оползневая генерация склоновых ландшафтов// Вестник ВГУ, N1,2000. С 34 -37.

-- Викторов С.В., Востокова Е.А., Вышивкин Д.Д. Введение в индикационную геоботанику. Издательство Московского университета, 1962. - 228с.

-- Виноградов Б.В. Растительные индикаторы и их использование при изучении природных ресурсов. М.: Высшая школа, 1964. - 328с.

-- Горбачев Б.Н. и др. Опыт фитоиндикации процессов эрозии песчаных и каменистых земель степной и пустынной зон. // Экология растений степной зоны. Элиста: КГУ, 1983. - С. 55-61.

-- Горбачев Б.Н. Метод растений-индикаторов при составлении карт восстановленного растительного покрова. // Бот. журн., 1966. - Т. 51. - N4 - С. 542-546.

-- Курепин В.В.,Абрамова Т.И. Опыт применения растений -индикаторов для выделения литологических вариантов зональных степей в Ростовской и Волгоградской областях. // Известия Северо -кавказкого научного центра высшей школы.Естественные науки.,1982 N4,с.42 -44.

-- Залесский К.М. Материалы к познанию растительности Донских степей. Ростов-на-Дону, 1918. - 98с.

-- Зозулин Г.М. Система жизненных форм высших растений // Бот. журн., 1961. - Т. 46. - N1 - С. 3-20.

-- Серебряков И.Г. Экологическая морфология растений. Москва: Высшая школа, 1962. - 375с

-- Шенников А.П. Экология растений. Москва, 1950. - 375с.

-- Гусев А.П. Фитоиндикация экологического состояния геологической среды в урбанизированном ландшафте //Cборник "Сергеевские чтения. Выпуск 5",2003

-- Уфимцева М.Д., Терехина Н.В. "Фитоиндикация экологического состояния урбогеосистем Санкт-Петербурга". С.-Петербург, Наука, 2005. 339 с.

-- Г.С. Розенберг, Т.Д. Зинченко Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т.4, N2, 2002 с. 393 -396.

Оставить комментарий © Copyright Баранов Владимир Александрович (rfhfbxtd@inbox.ru) Размещен: 24/10/2012, изменен: 24/10/2012. 25k. Статистика. Статья: Естествознание Иллюстрации/приложения: 1 шт.		Ваша оценка:
Аннотация: В настоящее время для оценки влияния различных антропогенных и природно-антропогенных факторов используется биомониторинг. С помошью растений -индикаторов выпаса (антропоенного воздействия ) в нашем случае воздействия человека можно индицировать степень этого воздействия по видам.

Баранов Владимир Александрович : другие произведения.

О возможности использования биоиндикации в изучении эколого-геологических опасностей