Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии
На правах рукописи
ЗЕЙФЕРТ Дмитрий Вячеславович
НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ БИОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ПРИ РАЗНЫХ ВИДАХ
ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА ПРИМЕРЕ ТЕРРИТОРИИ ЮЖНОЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЗОНЫ БАШКОРТОСТАНА
03.02.08 - экология (биология)
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора биологических наук
Москва 2011
Работа выполнена на кафедре экологии и рационального природопользования ГОУ ВПО филиала Уфимского государственного нефтяного технического
университета в г. Стерлитамаке
Научный консультант: доктор биологических наук, профессор А.В. Смуров
Официальные оппоненты:
доктор биологических наук, профессор В. А. Абакумов (Институт глобального климата и экологии РАН);
доктор биологических наук Макеева В. М. (Музей землеведения Московского государственного университета);
доктор биологических наук, профессор Яковлев А.С. (Факультет почвоведения
Московского государственного университета).
Ведущая организация: УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (ИПЭЭ РАН)
Защита состоится 4 марта 2011 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д.501.001.55 при Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова по адресу: Москва, 119992, Ленинские горы, д. 1, стр. 12, МГУ им. М.В. Ломоносова, Биологический факультет, ауд. 389. E-mail: dissovet_00155@mail.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова.
Автореферат разослан л 11 января 2011 г.
Ученый секретарь
Диссертационного совета,
Кандидат биологических наук Н. В. Карташева
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Масштабы антропогенной деятельности достигли такого уровня, когда существующая система экологического мониторинга должна дополняться экотоксикологическими исследованиями с использованием биоиндикаторов и биотестов, что позволит выделить основные факторы устойчивости экосистем в критических состояниях. Для выявления роли индикаторов различных видов антропогенных воздействий важна их количественная оценка в экосистемных процессах. Разным типам экосистем соответствуют различные объекты биоиндикации, включающие изменения специфических связей между содержанием в окружающей среде загрязняющих веществ и количественными параметрами растительных сообществ и массовых групп почвенной мезофауны, видового и количественного состава биоты.
Предмет исследований - организация биологических сообществ при различных видах и уровнях антропогенного воздействия: закономерности структуры и функционирования на территориях химических предприятий степной зоны Башкирского Предуралья и в среднем течении р. Белой.
Объекты исследования
- спонтанные растительные сообщества на территориях химических предприятий региона;
- сообщества водных макрофитов;
- сообщества крупных почвенных беспозвоночных (почвенная мезофауна);
- почвенные геохимические аномалии;
- биотестирование природных и сточных вод.
Цель работы - изучение особенностей и выявление общих закономерностей структуры и функционирования сообществ водных макрофитов, почвенной мезофауны в естественных и антропогенно измененных экосистемах региона.
Задачи исследования
1. Изучить характер геохимических аномалий на исследованной территории.
2. Изучить видовой состав, численность, биомассу, биотопическую приуроченность, трофическую структуру, распределение по почвенному профилю массовых групп мезофауны в экосистемах региона в градиенте: особо охраняемые природные территории - территории химических предприятий.
3. Выяснить общие принципы структурной и функциональной перестройки сообществ почвенной мезофауны, проявления их устойчивости под влиянием природных и антропогенных факторов.
4. Изучить параметры водных и наземных растительных сообществ и их изменения в градиенте экологических и антропогенных факторов на территории промышленных предприятий региона и в среднем течении реки Белой и ее притоках.
5. Изучить влияние содержания поллютантов в окружающей среде на почвенных беспозвоночных. Опробовать аборигенные виды в биоиндикации и экотоксикологическом нормировании загрязнения.
6. Выявить основные факторы организации сообществ при различных видах и уровнях антропогенного воздействия.
7. Сопоставить полученные результаты по биоиндикации, биотестированию и химическому анализу объектов окружающей среды.
Научная новизна работы
Х Впервые для территорий промышленных предприятий (на примере территории Башкирского степного Предуралья) установлен качественный и количественный видовой состав почвенной мезофауны, дана его экологическая оценка. Впервые определены биомасса, трофическая структура мезопедобионтов, роль в миграции поллютантов.
Х Впервые выявлены беспозвоночные-биоиндикаторы антропогенных нарушений в регионе, определено фоновое содержание ряда макро- и микроэлементов. Показана связь химического состава почвы и ранней чувствительности биоиндикаторов.
Х Впервые выявлена неспецифичность воздействия поллютантов на состав спонтанной растительности химических предприятий региона и водных макрофитов, что позволяет ранжировать источники сбросов по интенсивности воздействия.
Х Впервые показано, что даже на территории с самым интенсивным антропогенным воздействием по значимости доминируют экологические факторы (стадия сукцессии, степень увлажнения и др.).
Положения, выносимые на защиту.
1. Действие основных экологических факторов (стадия сукцессии, режим увлажнения, микрорельеф и пр.), даже на территориях с максимальным уровнем загрязнения, перекрывает эффект загрязнения. Показана принципиальная необходимость использования не одного, а иерархически структурированного комплекса биоиндикационных показателей и данных физико-химического анализа.
2. Как в водных, так и в наземных экосистемах, выявлена низкая специфичность воздействия фактора загрязнения на растительность. При воздействии разных по химическому составу групп поллютантов выпадают одни и те же виды, что позволяет ранжировать выбросы и сбросы по их вредоносности.
3. Видовой состав почвенной мезофауны на территориях промышленных предприятий определяется типом растительного сообщества.
4. Для территорий с максимальной антропогенной нагрузкой показана неспецифичность воздействия выбросов на видовой состав массовых групп педобионтов (на примере пауков), в то же время вне пределов действия промышленных выбросов видовой состав мезофауны в аналогичных растительных сообществах резко отличен.
5. Показано, что характер воздействия территорий промышленных предприятий и типа растительности на численность массовых групп мезофауны меняется при воздействии различных погодных условий, т.е. изменение численности почвенной мезофауны по градиенту интенсивности промышленных выбросов не является универсальным показателем.
6. Наиболее стабильным индикатором воздействия антропогенной нагрузки являются структурные показатели - анализ зависимостей между численностью массовых групп почвенной мезофауны.
7. Показано соответствие результатов по биотестированию природных и сточных вод результатам биоиндикации.
Теоретическая и практическая ценность. Результаты работы существенно пополняют знания о критериях экологического нормирования воздействия на экосистемы при различных видах и интенсивности хозяйственной деятельности. Освещены закономерности перестройки структуры сообщества почвенной мезофауны при антропогенном воздействии. Внесен вклад в теорию организации биологических сообществ на территориях с интенсивным антропогенным воздействием. Для подстилочных видов выявлены зависимости между химическим составом почвы и численностью массовых групп.
Проанализированы закономерности изменения генетической структуры кустарниковой улитки под действием разногодичных погодных факторов в разных регионах и определены условия, определяющие интенсивность этих изменений, что является лекалом при осуществлении мониторинга воздействия антропогенных факторов на генетическую структуру представителей индикаторных групп животных.
Результаты по биоиндикаторам и биотестированию могут быть использованы в импактном мониторинге и определении допустимого воздействия на растительность и почву.
Материалы используются в курсах лекций по общей экологии, экологическому мониторингу и основам токсикологии в высших учебных заведениях, а также в научно-исследовательской работе студентов.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и представлялись на: IX международном коллоквиуме по почвенной зоологии (Москва, 1985); II-ом всесоюзном координационном совещании Эколого-генетические последствия воздействия на окружающую среду (Сыктывкар, 1989); Первой всесоюзной научной конференции Растения и промышленная среда, Днепропетровск, 1990); Республиканской научной конференции Промышленная ботаника: состояние и перспективы развития (Донецк, 1990);
Международном симпозиуме Экологические модификации и критерии экологического нормирования (Нальчик, 1990); Всесоюзной конференции Эколого-генетический мониторинг состояния окружающей среды (Караганда, 1990); Межреспубликанской научно-практической конференции лактуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем малых рек (Краснодар, 1992); IV Совещании энтомологов Урала Насекомые в естественных и антропогенных биогеоценозах Урала (Пермь, 1992); XI Международном малакологическом конгрессе (Siena, 1992); Конференции Проблемы экологии в сельском хозяйстве (Пенза, 1993); Научно-практической конференции Бассейновый принцип в оптимизации водопользования и водоохранных мероприятий (Уфа, 1994); Межреспубликанской научно-практической конференции (Актуальные вопросы экологии и охраны природы водных экосистем и сопредельных территорий (Краснодар, 1995); Первой международной научно-практической конференции Устойчивое развитие: загрязнение окружающей среды и экологическая безопасность (Днiпропетровськ, 1995); Международной научно-практической конференции Геоэкология в Урало-Каспийском регионе (Уфа, 1996); Межреспубликанской научно-практической конференции Актуальные проблемы экологии и охраны природы экосистем южных и центральных регионов России (Краснодар, 1996); Второй международной конференции Рациональное природопользование: системный анализ в экологии (Севастополь, 1996); Х межреспубликанской научно-практической конференции Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий (Краснодар, 1997); Международном симпозиуме Степи Евразии (Оренбург, 1997); Международном симпозиуме Окружающая среда и здоровье (Магнитогорск, 1998); II (XII) Всероссийском совещании по почвенной зоологии (Москва, 1999); XII межреспубликанской Х межреспубликанской научно-практической конференции Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий (Краснодар, 1999); III (XIII) Всероссийском совещании по почвенной зоологии (Йошкар-Ола, 2002); Всероссийской научной школе Актуальные проблемы регионального экологического мониторинга: теория, методика, практика (Киров, 2003); IV Российском философском конгресса Философия и будущее цивилизации (Москва, 2005); Всероссийской научно-практической конференции Уралэкология. Природные ресурсы - 2005 (Уфа, 2005); XII Международном малакологическом конгрессе (Vigo, 1995); XIII Международной научно-практической конференции Экология и жизнь (Пенза, 2007); Второй Всероссийской конференции Биогеография почв (Москва, 2009); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием Экология, эволюция и систематика животных Рязань, 2009); Первых Международных Беккеровских чтениях (Волгоград, 2010); V Международной научно-практической конференции Актуальные экологические проблемы (Уфа, 2010); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием Современные проблемы биомониторинга и биоиндикации Киров, 2010) и ряде региональных научных конференций.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 83 работы, в т.ч. две монографии, 11 статей в научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, выводов, списка литературы, включающего 613 источников, из них 154 на иностранных языках. Работа изложена на 373 страницах машинописного текста, содержит 32 рисунка и 99 таблиц.
Благодарности. Искренне признателен специалистам-систематикам за идентификацию беспозвоночных, коллегам за помощь в проведении геоботанических описаний, почвенно-зоологических раскопок, полевых и лабораторных экспериментов. Особо хотелось бы выразить благодарность чл.-корр. РАН Б. Р. Стригановой и к.б.н. Рудакову К.М. за многолетнее научное сотрудничество и полезные советы при выполнении этой работы.
Глубоко признателен Л. К. Садовниковой, Н. З., Першиной, С. И. Решетникову (кафедра химии почв МГУ) и Н. В. Катаргину (ГЕОХИ РАН) за выполнение химических анализов почвы и биоты.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
В главе освещаются проблемы, связанные с предметом исследования, становление системы биоэкологического мониторинга в РФ, комплексное картирование биотопов населенных территорий, развитие методов биоиндикации и биотестирования, требования к методам биотестирования, методологию биотестирования, нормирование воздействия на окружающую среду, систему мониторинга и оценки окружающей среды в США, экотоксикологический подход к биомониторингу, цели и задачи экотоксикологии.
Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Материал для настоящей работы был собран автором в 1977-2010 гг. в Талицком районе Свердловской области и степной зоне Башкирского Предуралья (на промплощадках химических и нефтехимических предприятий региона, в парковой, селитебно-транспортной и рекреационной зонах урбоэкосистем; в природном заповеднике Шульган-Таш, в природном парке Зилим, в среднем течении р. Белой). Для территорий урбоэкосистем предприятий приведены данные по физико-географическому районированию, условиям почвообразования, почвам, естественной растительности, синантропной растительности и составу выбросов.
Геоботанические описания наземной и водной растительности выполнены к.б.н. К.М. Рудаковым. Для обработки материала использовали методы Браун-Бланке к синантропной и синантропизированной растительности, в частности дедуктивный метод К. Копецки и С. Гейни (Kopecky, Hejny, 1974). Мезопедобионтов отбирали в соответствии с почвенно-зоологическими требованиями (МетодыЕ, 1975); отобрано около 600 почвенно-зоологических проб. Видовая идентификация беспозвоночных проведена самостоятельно и специалистами систематиками: Т. И. Гридиной и В. Е. Ефимиком (Пермский госуниверситет), Б. Р. Стригановой и С. И. Головачом (ИЭМЭЖ им. А. Н. Северцова), А. Р. Грабеклисом (кафедра энтомологии Московского госуниверситета). Фитотестирование природных и сточных вод проводили в соответствии с международными методиками (Method GuidanceЕ, 2000). Элементный состав (биогены и тяжелые металлы) изучали общепринятыми методами с привлечением современных физико-химических анализов (AAS-спектроскопия, нейтронно-активационный анализ).
Определение популяционной плотности кустарниковой улитки проводилось в местообитаниях "Поляна" и "Прибрежный" методом мечения и повторного отлова и методом Джолли-Зебера (Зейферт, Хохуткин, 2010). В лабораторных условиях на модельных видах наземных моллюсков определялась структура слизи и на основе полевых экспериментов рассчитывались энергозатраты на перемещение (Варшавская, Класс, Зейферт и др., 1983; Зейферт, 1985б).
Для учета воздействия климатических факторов использованы материалы гидрометеорологических станций пос. Бутка, г. Сарапула и г. Стерлитамака. Величиной активности служило расстояние, на которое улитнка переместилась за 30-минутный интервал (см). Эти расстояния откладывались на графике в виде гистограммы. Также измерялся общий путь, пройденный животным, и расстояние, на которое оно переместилось за сутки (Зейферт, 1988). В оснтальное время характер суточной активности исследовался в принродных популяциях в разное время суток.
Изучение состава пищи кустарниковой улитки проводилось методом прямого наблюдения за питанием и анализом состава экскрементов в теченние всего периода активности животных. Исходя из характера суточной активности животных, определялась периодичность дефекации. Особи с диаметром раковины 4,3-14,0 мм метинлись индивидуальным номером перед уходом в спячку или после вынхода из спячки. Затем эти улитки повторно измерялись в конце периода активного существования, когда рост прекращается. Раснсчитывалась зависимость между диаметром раковины в год отлова (Т) и через год (Т+1). Ряд кормов и экскременты улиток сжигали в калориметриченской бомбе для определения их калорийности в 2-3 повторностях из каждого варианта опыта. Использовались образцы, высушенные до воздушно-сухого веса при температуре 65С.
Статистическую обработку данных проводили с использованием стандартных методов по программе Statistica-5.0 for Windows . Оценку значимости различий среднеарифметических значений проводили с использованием t - критерия Стьюдента при надежности измерений (p<0,05).
ГЛАВА 3. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ АНОМАЛИИ В РАЙОНЕ РАСПОЛОЖЕНИЯ ИССЛЕДОВАННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Существенную информацию об интенсивности поступления в окружающую среду макрокомпонентов выбросов дает анализ снеговой воды. Такой анализ проведен нами в период с 16.03.89 по 20.04.89 г. В районе северной промышленной зоны г. Стерлитамака (по трансекте АО Каустик - АО Сода).
Таблица 1- Гидрохимические показатели снеговой воды в северной промышленной
зоне г. Стерлитамака
Показатель | Среднее значение | Экстремальныезначения | Коэффициент вариации, % |
рH | 7,56 | 6,7 - 8,5 | 6,2 |
Общая жесткость, ммоль/л | 0,79 | 0,4 - 1,2 | 35,8 |
Карбонатная жесткость, ммоль/л | 0,69 | 0,4 - 1,19 | 35,5 |
Ca2+, мг/л | 15,2* | 4,0 - 24,05 | 42,7 |
Mg2+ , мг/л | 0,52 | 0 - 2,43 | 169,2 |
Cl-, мг/л | 48,2 | 21,5 - 71,7 | 31,6 |
SO42-, мг/л | 21,6* | 0 - 117,7 | 124,19 |
Взвешенные вещества, мг/л | 160,5* | 0 - 1018,0 | 164,3 |
*- Усредненные данные за весь период существования устойчивого снежного покрова.
Полученные результаты по ряду гидрохимических показателей снеговой воды (табл. 1) можно рассматривать как типичные для данной территории.
Все исследованные показатели четко различаются по величине коэффициента вариации. Е.Л. Воробейчиком (2007) показано, что в условиях атмосферного загрязнения резко увеличено пространственное варьирование скорости деструкции чистой целлюлозы. Можно полагать, что на этот процесс влияют накапливающиеся в снеговой воде взвешенные вещества, сульфаты и соединения магния.
Наиболее доступным методом анализа распространения поликомпонентных загрязнителей является анализ элементов, относимых к группе тяжелых металлов. В условиях г. Стерлитамака, где предприятия с различными составами промышленных выбросов находятся на небольшом расстоянии друг от друга, нами был использован типический способ отбора проб - на участках с однотипной растительностью в пределах разных предприятий (Зейферт и др., 2000).
Данный подход позволяет оценить воздействие выбросов конкретного предприятия и экологических параметров конкретного растительного сообщества на распределение анализируемых элементов (см. табл. 2). В нашем случае отклонение от нормального распределения концентраций элементов возрастало в ряду Ca-Ni-Cr-Sr-Cu-Zn-Pb. Показано достоверное влияние выбросов конкретного предприятия на концентрацию в почве калия, титана и железа, в то время как концентрация алюминия в почве достоверно влияет на тип растительного сообщества. Для кальция, кремния, стронция и рубидия достоверно влияние, как конкретного предприятия, так и типа сообщества. Для марганца достоверно воздействие типа предприятий и совокупного действия предприятия и растительного сообщества. Для логарифмированного массива данных выявлено достоверное влияние типа предприятия на концентрацию свинца и совокупного действия предприятия и типа растительности на концентрацию цинка и никеля.
Действием анализируемых факторов определяется от 17,6 до 58,8 дисперсии концентрации элементов. Выявлено достоверное влияние конкретных предприятий на содержание в почве кадмия, кремния, кальция, железа, хрома, рубидия, стронция.
Зависимости между соотношением анализируемых элементов в почве и соломе пшеницы в большинстве случаев различны. Поэтому анализ антропогенного воздействия по степени аккумуляции растительностью техногенных поллютантов является важным аспектом подобных исследований.
Нами изучен элементный состав корней, стеблей и листьев тысячелистника обыкновенного (Achillea millefolium L.) на территории АО "Каустик".
Часть проб после сбора отмывалась в дистиллированной воде. Влияние органа растения и фактора отмытости на содержание элементов недостоверно.
Достоверные различия в содержании элементов в надземных и подземных органах установлены только для кобальта. Данные по содержанию анализируемых элементов в тысячелистнике приведены в таблице 3.
Содержание ртути в тысячелистнике достоверно коррелирует с содержанием кобальта и цинка, что может указывать на их общий источник поступления в окружающую среду.
Таблица 2- Анализ зависимости содержания элементов в слое почвы 0-10 см
от предприятий (А) и типа растительного сообщества (В)
Элемент | Доля дисперсии (%) | ||
А | В | АВ | |
Макроэлементы | |||
Кальций | 24,9*** | 16,2* | 2,61 |
Кремний | 28,8*** | 15,9* | 2,5 |
Алюминий | 7,59 | 16,1* | 5,44 |
Магний | 3,12 | 0,45 | 1,56 |
Титан | 14,2* | 6,84 | 4,95 |
Кадмий | 36,4*** | 1,17 | 5,99 |
Марганец | 8,97* | 2,58 | 17,1* |
Железо | 12,0* | 7,06 | 5,69 |
Микроэлементы | |||
Стронций | 30,2*** | 11,6* | 4,62 |
Рубидий | 17,8** | 12,8* | 6,15 |
Свинец | 8,77 | 7,40 | 11.5 |
Медь | 7,14 | 1,76 | 8,74 |
Хром | 6,88 | 1,13 | 1,42 |
Цинк | 5,47 | 2,38 | 13,4 |
Цирконий | 2,44 | 3,56 | 2,68 |
Никель | 1,31 | 0,26 | 15,8 |
* - р < 0,05 ; ** - р < 0,01 ; *** - р < 0,001.
Таблица 3- Содержание ряда элементов в тысячелистнике обыкновенном на территории
АО ФКаустикФ
Элемент | Содержание*, мг/кг | |
Fe | 1182 ± 1608,6** | (83-7293)*** |
Zn | 161,8 ± 101,0 | (61-510) |
Co | 0,072 ± 0,117 | (0-0,45) |
Rb | 3,97 ± 4,71 | (0-17,0) |
Sb | 0,596 ± 1,427 | (0-5,0) |
Hg | 10,52 ± 8,67 | (0-40,0) |
* В мг/кг сухого веса.
** Среднее арифметическое ± стандартное отклонение.
*** В скобках приведены экстремальные значения
Сравнение данных анализов тысячелистника и пшеницы показывает, что концентрация ртути в растениях за территорией АО "Каустик" снижается в 47,6 раза. Даже принимая во внимание возможные различия в концентрационной способности ртути у тысячелистника и пшеницы, очевидно наличие градиента концентрации этого элемента. В селитебной зоне города содержание ртути в растениях снижается по сравнению с ее содержанием в соломе пшеницы в 1,5 раза, что подтверждает наличие экспоненциального убывания концентрации ртути в растениях по мере удаления от источника выбросов. Отметим, что в период исследований на АО "Каустик" ежегодно с выбросами в атмосферу поступало более 2 тонн металлической ртути (Зейферт и др., 2000). Полученные результаты показывают, что содержание этого элемента в растениях в условиях г. Стерлитамака является надежным индикатором распределения интенсивности выпадения ртути на данной территории. По доле дисперсии определено влияние удаленности от территории предприятия и от шоссейной дороги на содержание в соломе пшеницы анализируемых элементов.
В то же время отмечено достоверное увеличение содержание в соломе пшеницы марганца с удалением от территории АО "Каустик". Mn является биофильным элементом, содержание которого в растениях в условиях сильной загрязненности снижается (Никифорова, Лазукова, 1991).
Полученные результаты показывают, что в условиях, когда элементы, относимые к группе тяжелых металлов, составляют незначительную часть промышленных выбросов в атмосферу и фактически являются маркерами пространственного распространения тех токсичных веществ, количественное определение которых требует наличия лабораторий, оснащенных самым современным аналитическим оборудованием, наиболее предпочтительно использовать данные по химическому составу растительности в однотипных растительных сообществах, а не по элементному составу верхнего слоя почвы. Это связано с тем, что действие фактора загрязнения на химический состав почвы в данной ситуации в большей мере перекрывается типом почвы, ее физико-химическими особенностями, рельефом местности, степенью дренированности территории и другими факторами, затрудняющими или даже делающими невозможным адекватную интерпретацию данных.
Глава 4. РАСТИТЕЛЬНОСТЬ ТЕРРИТОРИЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
4.1. Характеристика растительных сообществ
Традиционно описание растительности является первым необходимым этапом исследования экосистем. Это обусловлено как важностью состояния растительных сообществ для существования других компонентов экосистем, так и сравнительно небольшим временем, требуемым для выполнения геоботанических исследований.
Выделено пять наиболее характерных для промплощадок и преобладающих (занимающих более 50 % не застроенной и не покрытой асфальтом территории) типов растительных сообществ. В целом они представляют обедненные диагностическими видами модификации традиционных синтаксонов. В подобных случаях новые ассоциации не выделяются, а фитоценозы в качестве базальных сообществ относятся к наиболее сходным с ними по видовому составу и другим параметрам синтаксонам высших рангов (Kopecky, Hejny, 1974). Охарактеризуем положение выделенных базальных сообществ (б.с.) в системе эколого-флористической классификации:
1 Б.с. Kochia scoparia [Sisimrbrion officinalis] входит в класс Chenopodietea Br.-Bl. 1951, который объединяет сообщества начальных стадий сукцессии на пустырях и залежах. Доминирует Kochia scoparia, преобладают одно-двулетние виды (видовой состав см. табл. 4.1); общее проективное покрытие (ОПП) - 90-100%, высота растительного покрова (h) - 40-60 см; видовая насыщенность 6-12; приурочены к местообитаниям с деформированной, щебнистой, засоренной строительным мусором почвой и недостаточным, вследствие интенсивного дренирования, увлажнением.
2 Б.с. Elytrigia repens [Convolvulo-Agropyrion] входит в класс Agropyretea repentis Oberd., Th. Muller et Gors 1967), объединяющий фитоценозы продвинутых стадий сукцессии на пустырях и залежах. Доминирует Elytrigia repens, преобладают корневищные злаки и дву- и многолетние стержнекорневые растения (табл.4.1). Эти базальные сообщества, как и весь класс, характеризуются значительным участием видов класса Artemisietea vulgaris Lohm., Prag. et R.Tx. 1950 (сообщества продвинутых стадий сукцессии) и их можно рассматривать как модификации сообществ последнего класса, объединенные диагностическими видами, вследствие воздействия неблагоприятных факторов местообитания (сильного нарушения почвенного покрова, хронического нарушения растительного покрова и др.); ОПП - 90-100%, h - 40-60 см; видовая насыщенность - 8-16. Сообщества приурочены к местообитаниям с недостаточным увлажнением.
3 Б.с. Echinochloa crusgalli [Bidention tripartiti] относятся к классу Bidentetea tri partiti R.Tx., Loch. et Pragg. 1950), объединяющему синантропные сообщества на переувлажненных местообитаниях. Доминирует Echinochloa crusgalli, преобладают одно- и двулетние виды (табл. 4.2); ОПП - 90-100%, h - 40-60 см; видовая насыщенность - 7-14; приурочены к переувлажненным местообитаниям на понижениях микрорельефа.
4 Различие физиономии и отсутствие фактора вытаптывания, не позволяет отнести сообщества с доминированием Puccinellia distans к союзу Agropyro-Ramicion crispi Nordh. 1946, (класс Plantaginetea majoris) [R.Tx. et Pragg. 1950], в который входят растительные сообщества на вытаптываемых переувлажненных местообитаниях. В то же время оба типа фитоценозов имеют ряд общих черт: распространены на засоленных почвах, характеризуются низкой напряженностью конкуренции между растениями. Вследствие этого они имеют сходный видовой состав, что позволяет характеризовать сообщества с доминированием Puccinellia distans, используя диагностические виды союза (табл. 4.2). Доминант сообществ Puccinellia distans - дерновинный злак, но наряду с ним велика доля одно- и двулетних растений; ОПП - 80-90%, h - 30-40 см.; видовая насыщенность - 6-12; приурочены к переувлажненным местообитаниям на понижениях микрорельефа.
5. Б.с. Bolboschoenus maritimus [Scirpion maritimi] входят в класс Bolboschoenetea maritimi Tx. et Hulb. 1971, объединяющий сообщества переувлажненных засоленных почв и берегов водоемов с солоноватой водой. Доминирует Bolboschoenus maritimus, ОПП -90-100%, h - 60-70 см.; видовая насыщенность - 2- 3; приурочены к переувлажненным местообитаниям на понижениях микрорельефа.
Наряду со спонтанной растительностью на территории исследованных предприятий имеются и искусственные сообщества - газоны. На них высеваются, главным образом, Bromopsis inermis и Festuca pratensis, являющиеся, в большинстве случаев, доминантами или содоминантами. Во многих случаях доминантами или содоминантами являются также Elytrigia repens и вид естественных фитоценозов - Poa augustifoliа. Наряду с перечисленными растениями, на газонах часто встречается и ряд других видов, для которых характерна способность произрастать как в естественных, так и в рудеральных сообществах (Convolvulus arvensis, Cichorium inthybus, Cirsium setosum, Taraxacum officinale, Achillea millefolium, Sisymbrium looselli, Carduus acanthoides, Artemisia absinthium, Trifolium pratense и др.).
4.2. Анализ основных путей воздействия промышленных выбросов на фитоценозы
В период 1983-1992 гг. были обследованы территории четырех химических предприятий г. Стерлитамака, сосредоточенных в северной части города: акционерного общества (АО) Сода (С), АО Каустик (К), АО Каучук (СК), примыкающего к нему Стерлитамакского нефтехимического завода (СНХЗ); Салавата: производственного объединения Салаватнефтеоргсинтез (СНОС); Ишимбая: нефтеперерабатывающего завода (НПЗ); Мелеуза: объединения Минудобрения (ОМ). В таблице 4 отражено распространение выделенных типов сообществ на территориях химических предприятий. Как видно из таблицы, сообщества с Рисcinellia distans приурочены к промплощадкам С, К и ОМ, б.с. Bolboschocnus maritimus - к НПЗ; б.с. Kochia scoparia не встречаются на территории НПЗ; б.с. Echinochloa crusgalli - на С. Объяснение этого явления, также как и изменения видового состава сообществ в зависимости от того, на каком предприятии они находятся, следует искать в анализе путей воздействия промышленного загрязнения на растительность.
Таблица 4 - Приуроченность сообществ к территориям химических предприятий
Сообщества (с.) | Промпредприятия | |||||
Базальные сообщества (б.с.) | С | К | ОМ | СК | СНОС | НПЗ |
с. Puccinellia distans | + | + | + | |||
б.с. Kochia scoparia | + | + | + | + | + | |
б.с. Elytrigia repens | + | + | + | + | + | + |
б.с. Ecninochloa crusgalli | + | + | + | + | + | |
6.с. Bolboschoenus maritimus | + | |||||
Поскольку число градирен, частота проливов техногенных жидкостей и микрорельеф на всех предприятиях примерно одинаковы, то эти факторы не могут быть причиной данного явления.
Более достоверно следующее объяснение: в указанном ряду снижается доля неорганических выбросов по отношению к органическим (Зейферт и др., 2000). В тоже время известно, что проницаемость глин и суглинков подпочвы при фильтрации минерализованных вод возрастает в десятки раз (Абдрахманов, Попов, 1990). Вероятно, насыщение почвы углеводородами способствует задержке атмосферных осадков и воды, попадающей на поверхность почвы. Вследствие указанных причин, в ряду С-К-ОМ-СК-СНОС-НПЗ наблюдается существенное изменение дренированности местообитаний, с чем связаны отмеченные изменения параметров растительности.
Другой путь воздействия промышленных загрязнений на фитоценозы - это образование техногенных солончаков, характерных для промышленных предприятий самого разного профиля (Шилова, Капелькина, 1988; Капелькина, 1993; Капелькина и др., 1992; Kaleta, 1980). Причем их развитию в районе исследования способствует непромывной и выпотной гидротермический режим почв и их тяжелый механический состав (Глазовская и др. , 1983).
Это подтверждается формированием на промплошадках сообществ с доминированием и участием галофитов и мегатофов союзов Agropyrо-Ramicion crispi и Scirpion maritimi (Puccinellia distans, Chenopodium glaucum, Atriplex prostrata, Bolboschoenus maritimus). Засоление почв происходит благодаря проливам техногенных жидкостей, большое значение имеет также смыв поллютантов талыми водами и атмосферными осадками с поверхности земли в понижения микрорельефа. Содержание последних в снеговых и талых водах не меньше, чем в промышленных и коммунальных стоках (Бочкарева, 1988; Вавельский, Чебан, 1990). Процесс засоления почв особенно быстро происходит под воздействием неорганических выбросов. По этой причине на территориях С, К, ОМ широко распространены сообщества с доминированием Рuсcinellia distans а на СК, СНОС, НПЗ они не встречаются, и только на участках, загрязненных проливами нефти и нефтепродуктов, формируются б.с. с доминированием другого галофита Bolboschoenus maritimus. Характерно, что б.с. Echinochloa crusgalli не встречаются на территории С, где процесс засоления почв происходит особенно интенсивно, вероятно, виды союза Bidention tripartiti неустойчивы к воздействию этого фактора.
Третий путь - прямое воздействие на растения загрязнения атмосферы демонстрируется следующим явлением: в радиусе нескольких метров от низких источников аварийных выбросов газов и пыли из фитоценозов выпадает большинство видов, и часто здесь формируются фрагменты сообществ, в состав которых входят только Kochia scoparia и Elytrigia repens.
Важным проявлением прямого и опосредованного воздействия промышленных выбросов на растительность является формирование хронически сериальных сообществ (Kaleta, 1980; Миркин, Наумова, 1984). Задержка сукцессионного процесса обусловлена преадаптированностью к загрязнению видов с коротким жизненным циклом (Кулагин, 1981). Указанное явление характерно и для объектов исследования, на что указывают следующие факты:
| Y | ||||||
б.с. E. repens (С) | б.с. E. repens (НПЗ) | |||||
б.с. E. repens (К, ОМ, СК) | б.с. E. repens (СНОС) | |||||
б.с. K. scoparia (С, К, ОМ) | б.с. K. scoparia (СК, СНОС) | |||||
X | ||||||
Рисунок 1 -Распределение базальных сообществ Kochia scoparia [Sisimbrion officinalis] и Elytrigia repens [Convolvulo - Agropyrion] в осях
градиентов увлажнения (ось X) и сукцессионного времени (ось Y)
Y | ||||||
с. P. distans (С, К, ОМ) | б.с. Bolboschoenus maritimus (НПЗ) | |||||
б.с. E. crusgalli (К) | б.с. E. crusgalli (ОМ, СК, СНОС) | б.с. E. crusgalli (НПЗ) | ||||
X | ||||||
Рисунок 2 - Распределение базальных сообществ Echinichloa crusgalli [Bidention tripartiti] и сообществ с доминированием Puccinellia distans в осях градиентов увлажнения (ось X) и сукцессионного времени (ось Y)
1. Несмотря на то, что промышленные предприятия функционируют уже более 30 лет, на их территории не развиваются луговые или зональные степные сообщества. 2. Б.с. Bolboschoenus maritimus представлены только 2-3 видами. Внедрение в фитоценозы других видов не происходит вследствие сильного загрязнения почвенного покрова. 3 В б.с. Elytrigia repens и Puccinellia distans, представляющих продвинутые стадии сукцессии, встречаются виды ранних стадий сукцессии.
Растительные сообщества территорий исследованных промышленных предприятий находятся на различной стадии сукцессии, что схематически отражено на рисунках 1 и 2. Характерно, что на промплошадках С и НПЗ в большей мере, чем на других предприятиях, представлены виды продвинутых стадий сукцессии (Achillea millefolium, Poa augustifoliа и др.). Это обусловлено тем, что для С и НПЗ характерно загрязнение продуктами неглубокой переработки сырья, которые обладают сравнительно низкой токсичностью (Бочкарева, 1988). С этим же связано отсутствие на НПЗ б.с. Kochia scoparia - здесь разрастаются неустойчивые к загрязнению виды, вытесняющие доминант и его "свиту".
В целом сравнение путей воздействия промышленного загрязнения на растительность показывает более значительное влияние параметров почвенного покрова (дренированности, засоленности) по сравнению с прямым влиянием высоких концентраций техногенных примесей в атмосфере.
4.3. Обусловленность реакций растительности на воздействие
промышленных выбросов эдафоклиматическими факторами среды
Воздействие промышленного загрязнения на растительность в значительной мере модифицировано эдафоклиматическими условиями среды. В частности, на переувлажненных местообитаниях на понижениях микрорельефа ведущим фактором, определяющим параметры фитоценозов, является засоление почв, в то время как на местообитаниях с недостаточным и нормальным увлажнением в большей мере проявляется дренированность почвогрунтов и прямое воздействие высоких концентраций техногенных примесей в атмосфере. В целом, даже интенсивное промышленное загрязнение, как правило, уступает по силе воздействия на растительность таким факторам среды, как режим увлажнения, микрорельеф, механическое нарушение почв и растительного покрова, что характерно не только для объектов исследования, но и для других промышленных предприятий.
4.4. Анализ причин низкой специфичности реакции растительности на воздействие промышленного загрязнения
В связи с тем, что влияние промышленного загрязнения на растительность в значительной мере перекрывается другими факторами окружающей среды, актуален вопрос оценки степени специфичности реакции фитоценозов на воздействие поллютантов. По данным литературы она невысока (Рудаков, 1995). В данном конкретном случае это проявляется, с одной стороны, в сходстве результатов воздействия загрязнения и других природных и антропогенных факторов (режима увлажнения, механического нарушения растительного и почвенного покрова и др.), с другой - в том, что хотя сообщества территорий промышленных предприятий и различаются в зависимости от соотношения в выбросах органических и неорганических поллютантов, более тонкая дифференциация не прослеживается. Это обусловлено следующими причинами:
1. В промышленных выбросах содержится не одно вещество, а целый их комплекс, что обуславливает интегральную и, соответственно, неспецифическую реакцию фитоценозов.
2. Загрязнение воздействует на растительность в значительной мере опосредованно - через изменение условий среды (дренированность, минерализацию почвы и др.).
3. Воздействие загрязнения опосредованно также через изменение ценотических отношений между растениями. Так, ряд видов начальных стадий сукцессии Fallopia convolvulis, Galeopsis ladanum, Chenopodium album) из б.с. Kochia scoparia отсутствуют, выпадают, вероятно, не столько под влиянием загрязнения, сколько вследствие вытеснения их доминантом и его более конкурентоспособной "свитой".
4. Устойчивость растений к загрязнению определяется не столько специальными приспособлениями к тому или иному токсиканту, сколько преадаптациями (коротким жизненным циклом, галофильностью, ксерофильностью и др.) (Кулагин, 1981).
4.5 Природоохранное значение растительности территорий
промышленных предприятий
Растительность промышленных площадок имеет определенное природоохранное значение и является не только показателем состояния окружающей среды. В этом отношении дело обстоит пока более или менее благополучно: даже при очень интенсивном загрязнении проективное покрытие растительного покрова снижается незначительно, и, соответственно, сохраняется важная функция фитоценозов - предотвращение эрозии почв. В связи с этим растительный покров играет важную роль в снижении интенсивности поверхностного стока загрязненных производственных вод в реки и озера и предотвращение запыленности атмосферного воздуха. Однако можно прогнозировать, что в ближайшем будущем состояние растительности, вследствие продолжающейся аккумуляции в почве техногенных примесей, ухудшится, и она уже не будет выполнять в должной мере указанные функции.
4.6. О возможностях и задачах фитоиндикации состояния окружающей среды на территории химических предприятий
Специфика объекта исследования обуславливает как перспективы, так и ограничения использования фитоиндикации загрязнения для решения прикладных задач. Кратко обсудим эту проблему:
1. Низкая специфичность реакции растительности на промышленное загрязнение является скорее достоинством, чем недостатком, т.к. позволяет дать оценку интегральной токсичности промышленных выбросов самого различного состава. 2. Фитоиндикация загрязнения в районе исследования имеет сравнительно низкую разрешающую способность - использованный метод работает только в зоне интенсивного загрязнения (на территориях промышленных предприятий и в непосредственной близости от них). 3. В районе исследования по признакам растительности лучше диагностируется воздействие неорганических выбросов по сравнению с органическими. 4. Растительность отражает, главным образом, результаты многолетней аккумуляции поллютантов в почве, вследствие чего фитоиндикация загрязнения должна рассматриваться как первый необходимый этап для выполнения дальнейших экологических исследований почвенного покрова: анализа почвенной мезофауны, физико-химического анализа почв и др. 5. Как показало исследование, воздействие промышленного загрязнения на фитоценозы и, вероятно, на другие компоненты экосистем в значительной мере перекрывается природными и другими антропогенными факторами среды (режимом увлажнения, микрорельефом), поэтому для осуществления дальнейших исследований почвенного покрова должен применяться типический метод отбора проб. В связи с этим очевидна значимость работ по классификации растительности, позволяющей типизировать территории дальнейших экологических исследований, вычленить эффект фактора загрязнения из комплекса других шумовых факторов среды и, благодаря этому, повысить интерпретируемость, информативность результатов более трудоемких и дорогостоящих исследований, а также сократить число отбираемых проб почвы и других компонентов экосистем для физико-химического, фаунистического и других видов анализа. 6. Наряду с тем, что геоботанические исследования являются начальным этапом комплексного анализа состояния экосистем, они сами по себе имеют определенное прикладное значение: позволяют выявить источники низких аварийных выбросов, а также наиболее загрязненные участки почвенного покрова, подлежащие рекультивации. 7. На территории обследованных предприятий осуществляется сенокошение, в непосредственной близости от них выпасается скот и выращивается продукция растениеводства. В этом случае вполне закономерно следующее допущение: если растения под влиянием загрязнения погибают, то это свидетельствует о высоком содержании в них токсичных веществ. Однако достоверно судить о пригодности или непригодности территории для сельскохозяйственного использования можно только на основании данных химического анализа. 8. Было бы неверным прямолинейно экстраполировать результаты фитоиндикации загрязнения на область здравоохранения для выводов о влиянии на здоровье человека промышленных выбросов безусловно необходимо осуществление адекватных специфике объекта изучения медицинских исследований. На данном этапе работ остается пока только констатировать, что растения более чувствительны к загрязнению атмосферы, чем человек, и что выпадение, вследствие промышленного загрязнения, растений из сообществ является одним из первых и достаточно серьезных сигналов опасности для здоровья человека.
Глава 5. АНАЛИЗ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД БАССЕЙНА СРЕДНЕГО ТЕЧЕНИЯ РЕКИ БЕЛОЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА ФИТОИНДИКАЦИИ
В данной главе представлены результаты фитоиндикации и экологического нормирования загрязнения поверхностных вод по видовому составу и другим параметрам растительности прибрежно-водных макрофитов. Для района исследований - водоемов и водотоков бассейна среднего течения р. Белой характерно интенсивное загрязнение окружающей среды (Гареев, 1995), что связано с высокой концентрацией промышленного производства (здесь расположено пять крупных промышленных узлов - предприятия гг. Кумертау, Мелеуз, Салават, Ишимбай, Стерлитамак) и значительной сельскохозяйственной освоенностью (около 50% территории). Причем наиболее воздействию подвергаются прибрежно-водные макрофиты.
5.1. Природные и антропогенные факторы формирования качества
поверхностных вод
О масштабах загрязнения свидетельствуют следующие факты: для разбавления стоков г. Стерлитамака требуется 252 м3/с, для г. Салавата - 171 м3/с воды, в то время как количество Бельской воды, протекающей на уровне этих городов, составляет соответственно 126 и 115 м3/с. Анализ данных Госкомитета по гидрометеорологии (ЕжегодникЕ, 1989, 1990) также свидетельствует о высоком уровне загрязнения р. Белой (Рудаков, Зейферт, Петров, 1993).
Важной предпосылкой фитоиндикации, позволяющей сравнивать вредоносность стоков различного состава, является низкая специфичность реакций растений на загрязнение (Степанов, 1988; Трешоу, 1988; Рудаков, Зейферт, Карпов, 1991). Это явление находит свое подтверждение на примере обследуемых объектов - сравнение воздействия на растительность стоков с преобладанием нефтепродуктов (отстойник Ишимбайского нефтеперерабатывающего завода), биогенов (загрязнение р. Куганак и оз. Кривое стоками животноводческих комплексов), неорганических веществ, в первую очередь хлоридов (загрязнение р. Белой стоками г. Стерлитамака) и природного засоления (р. Усолка) показало, что независимо от спектра поллютантов видовой состав и физиономия фитоценозов изменяются сходным образом (Рудаков, Зейферт, Карпов и др., 1993). Явление это вполне объяснимо:
1. Устойчивость растений к загрязнению обусловлена не столько специфическими приспособлениями к воздействию этого фактора, сколько преадаптациями к засолению и эвтрофикации поверхностных вод. 2. Устойчивость к загрязнению определяется в значительной мере степенью связи растений с поверхностными водами: наиболее подвержены воздействию поллютантов погруженные макрофиты, менее - плавающие на поверхности, еще менее - произрастающие на берегу. 3. Токсиканты оказывают не только прямое, но и косвенное влияние через изменение результирующих параметров местообитаний (прозрачность воды, общей минерализации, накопления донных отложений и т.д.) и ценотических отношений между организмами.
Неспецифичность реакции растений на загрязнение позволяет построить единую фитоиндикационную шкалу загрязнения поверхностных вод различными комплексами поллютантов.
Фитоиндикацию загрязнения поверхностных вод осложняет то обстоятельство, что на распространение растений оказывают существенное влияние природные факторы среды: скорость течения, разногодичная динамика уровня вод, ее температура и др. (Зейферт и др., 1991а, б; Петров и др., 1993). Это требует от исследователя знания общей экологии видов прибрежно-водных макрофитов. Тем не менее, метод достаточно формализован:
1. На реках обследуются створы, протяженностью не менее 2 км. Условия местообитаний на озерах более гомогенны, поэтому в данном случае протяженность обследуемых створов может быть сокращена до 500 м. 2. Описывается растительность не одного, а шести типичных для всех водных объектов местообитаний: мелких и глубоких, с крутыми и пологими берегами, на реках как с быстрым, так и с медленным течением. Это позволяет в значительной мере нивелировать различия природных условий водных объектов. С этой же целью не включаются в обработку описания, выполненные в глубоко вдающихся в берега заливах, в местах впадения в реку ее притоков, вблизи загонов и мест водопоя сельскохозяйственных животных и других местообитаниях, формирующихся под воздействием локальных шумовых факторов. 3. Поскольку значения встречаемости видов сильно варьируют и находятся в зависимости о разногодичной динамики уровня воды (Петров и др., 1993), то фитоиндикация осуществляется на основе данных о присутствии-отсутствии вида и присутствии-отсутствии фитоценозов с доминированием или содоминированием того или иного макрофита на створе. 4. Анализ загрязнения осуществляется, главным образом, по видам эвритопам, характеризующимся широким диапазоном распространения по градиентам природных условий среды (температуры, глубины и др.).
5.2. Индексация видового состава и общего состояния
прибрежно-водной растительности
Чувствительность прибрежно-водных макрофитов к загрязнению, эвритопность и неспецифичность реакции на воздействие различных комплексов поллютантов делают возможным фитоиндикацию загрязнения поверхностных вод по видовому составу прибрежно-водной растительности. В табл. 5 приведены виды растений, по распространению которых выделено 7 модификаций видового состава растительности (модификаций ВСР). Отношение растений к фактору загрязненности подтверждено статистически (Зейферт и др., 1991; Seifert et al., 1992; Петров и др., 1993) и согласуется с литературными данными (Хэслам, 1977; Landolt, 1977; Starfiger, 1985; Зуева, 2007).
По мере повышения уровня загрязнения изменяется не только видовой состав, но и другие параметры растительности: число видов, их проективное покрытие, соотношение групп растений различных жизненных форм, распространение на профиле русла реки или озерной впадины. Эти параметры отражают качественные изменения в функционировании экосистем (продуктивность, накопление донных отложений и завершенность цикла биогенной миграции веществ, интенсивность самоочищения поллютантов, границы возможностей саморегуляции, воздействие живых организмов на биокосные компоненты и интенсивность ценотических отношений) и позволяют экологическое нормирование водоемов и водотоков. По совокупности параметров выделено 5 классов общего состояния растительности классов ОСР (см. рис. 3).
Данное шкалирование может быть сопоставлено с хозяйственно-бытовой классификацией качества вод (Dojlido, Woyciechowsca, 1990): 1) вода может использоваться в качестве питьевой, 2) вода пригодна для рыболовства и рекреации, 3) вода пригодна для технических целей и ирригации, 4) вода непригодна ни для каких хозяйственных целей.
Таблица 5 - Таблица для определения модификаций видового состава растительности (модификаций ВСР) и классов общего состояния растительности (классов ОСР) по видовому составу
| Вид | Классы ОСР | |||||||||||||||||
I | II | III | IV | V | ||||||||||||||
Модификации ВСР | ||||||||||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||||||||||||
озера, реки | ||||||||||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | ||||||||||
Фонтиналис ротивопожарный (Fontinalis antipyretica Hedw.) | ++ | |||||||||||||||||
Уруть колосистая (Miriophyllum spicatum L.) | ++ | |||||||||||||||||
Рдест блестящий (Potamogeton lucens L.) | ++ | ++ | ||||||||||||||||
Осока острая (Carex acuta L.) | ++ | ++ | ++ | ++ | ||||||||||||||
Манник большой (Glyceria maxima Holub) | ++ | ++ | ++ | ++ | ||||||||||||||
Рдест пронзеннолистный (Potamogeton perfoliatus L.) | ++ | ++ | ||||||||||||||||
Рдест курчавый (Potamogeton crispus L.) | + | ++ | ++ | + | ||||||||||||||
Белокопытник ложный (Petasitis spuris Hets.) | ++ | ++ | ++ | ++ | + | |||||||||||||
Элодея канадская (Elodea canadensis Michs.) | ++ | ++ | ++ | + | ||||||||||||||
Многокоренник обыкновенный (Spirodela polyrhiza Schleid.) | ++ | ++ | ++ | ++ | ||||||||||||||
Ряска малая (Lemna minor L.) | ++ | ++ | ++ | ++ | ++ | |||||||||||||
Рдест гребенчатый (Potamogeton pectinatus L.) | ++ | ++ | ++ | ++ | ++ | |||||||||||||
Ежеголовник прямой (Sparganium erectum L.) | + | ++ | ++ | ++ | ++ | |||||||||||||
Клубнекамыш морской (Bolboschoenus maritimus (L.) Pall | + | ++ | ++ | ++ | ++ | |||||||||||||
Череда трехраздельная (Bidens tripartita L.) | + | + | + | + | + | ++ | ++ | |||||||||||
Горец щавелеволистный (Polygonum lapathifolium L.) | + | + | + | + | + | ++ | ++ | |||||||||||
Ежовник куриное просо (Echinochloa crusgalli (L.) Besuv.) | + | + | + | + | + | ++ | ++ | |||||||||||
Марь сизая (Chenopodium glaucum L.) | + | + | + | + | + | ++ | ++ | |||||||||||
ебеда лоснящаяся (Atriplex nitens Schkuhr.) | + | + | ++ | ++ | ||||||||||||||
Триостренник болотный (Triglochin palustre L.) | + | + | + | |||||||||||||||
Продолжение табл. 5
Цаникеллия болотная (Zannichellia palustris L.) | + | + | ||||||
Пырей ползучий (Elytrigia repens (L.) Nevski | ++ | |||||||
Пастернак лесной (Pastinaca sylvestris Garsalt | ++ |
Примечание: знаком (+) отмечены виды, встречающиеся одиночно;
знаком (++) - виды с высоким обилием (доминанты и содоминанты)
5.3. Обсуждение результатов картирования загрязнения поверхностных вод. Ранжирование источников загрязнения по степени вредоносности
На основании результатов картирования сделаны следующие выводы:
I. Картина загрязнения двухсоткилометрового отрезка русла р. Белой имеет следующий вид:
- на протяжении 40% русла экосистемы находятся в оптимальном состоянии (II класс ОСР), вода здесь непригодна в качестве питьевой, но возможно ее использование для технических целей, ирригации, а также, вероятно, для рекреации и рыболовства (2-3 классы качества);
- на протяжении 50% русла наблюдаются признаки ухудшения состояния прибрежно-водных экосистем, вызванные антропогенным загрязнением. Однако способность к саморегуляции и самоочищению сохраняется (III класс ОСР). Качество воды соответствует 3-4 классам, т.е. она считается пригодной для технических целей и ирригации;
- на протяжении 10% русла прослеживается деградация экосистем, потеря ими способности к самоочищению и саморегуляции (IV-V классы ОСР). Вода из этих створов не пригодна ни для каких целей, не рекомендуется также использование для хозяйственно-бытовых целей подземных подрусловых вод, требуют проработки вопросы о возможности использования пойменных сенокосов и пастбищ, о загрязнении атмосферного воздуха испарениями поллютантов из загрязненных водоемов и водотоков.
- 80% всей протяженности обследованных левых притоков р. Белой соответствуют III классу ОСР, т.е. находятся под сильным влиянием фактора загрязнения, класс качества воды - 2-3. В целом вода не может использоваться в качестве питьевой. Пригодность ее для других целей требует изучения.
- Правые притоки р. Белой, протекающие по территории со сравнительно низкой сельскохозяйственной освоенностью, загрязнены менее левых - 90% приуроченных к ним экосистем соответствуют II классу ОСР и около 10% - I ОСР.
- В целом прибрежно-водные экосистемы 95% общей протяженности обследованных водотоков бассейна среднего течения р. Белой сохраняют способность к саморегуляции и самоочищению. Вода, менее чем в 5% створов, пригодна в качестве питьевой, до 90% - для рыбохозяйственных и технических целей, рекреации и ирригации, 5-50% не пригодна ни для каких целей.
- Сплошного обследования водоемов не проводилось, однако высокая степень загрязнения четырех описанных (классы ОСР IV и V) свидетельствуют об их низкой устойчивости к загрязнению, что обусловлено непроточностью и ограниченным объемом воды.
- В р. Белой и ее правых притоках уровень загрязнения повышается в целом в направлении от верховьев к устью, что связано с увеличением объемов промышленно-коммунальных и сельскохозяйственных стоков. Для левых притоков, за исключением р. Ольховки, характерна обратная картина - в верховьях они загрязнены в большей мере, чем в нижнем течении. Очевидно, что эти малые реки не справляются с объемом сельскохозяйственного загрязнения, обрушивающегося на них у самых истоков. Ниже по течению, по мере того как
реки становятся более полноводными, разбавление стоков происходит более интенсивно, благодаря чему вода становится чище (в случае рр. Ашкадар, Сухайля, Куганак). Однако река Стерля остается сильно загрязненной до самого устья.
В отношении фитоиндикации загрязнения ручьев разрешающая способность геоботанической индикации загрязнения невысока - выделены только две градации (загрязненные и незагрязненные створы) (Рудаков, 1995).
На основании результатов картирования ранжированы источники загрязнения по степени вредоносности:
1. Наибольшей вредоносностью отличаются промышленно-коммунальные стоки г. Стерлитамака. В меньшей мере р. Белая загрязняется городами Мелеуз и Салават. Воздействие стоков г. Ишимбая, сбрасываемых в р. Белую ниже стоков г. Салавата, не вызывает изменений прибрежно-водной растительности и уступает по вредоносности сбрасываемых в реку отходов производственной и бытовой деятельности гг. Мелеуз и Салават.
2. Сельскохозяйственное загрязнение представляет для малых рек не меньшую опасность, чем промышленное для р. Белой - они на многих створах загрязнены не менее, чем последние ниже зоны стоков гг. Мелеуз и Салават.
3. Уровень загрязненности водотоков зависит не только от объема и токсичности стоков, но и от степени их рассредоточенности, а также от полноводности рек. Так, для р. Белой наибольшую опасность представляют промышленно-коммунальные стоки, хотя некоторое значение имеют и площадные стоки с территорий таких населенных пунктов как г. Салават (створ 5). Последнее обусловлено тем, что поверхностные стоки с территории городов и промышленных предприятий по токсичности не уступают промышленно-коммунальным стокам. Для малых рек на первый план выходят точечные стоки животноводческих ферм, например, уровень загрязнения р. Куганак заметно повышается ниже д. Рязановка, где есть крупная животноводческая ферма (створ 40), или ниже свинокомплекса Рощинский (створ 42) и т.д. Как показывает предварительное исследование, загрязнение ручьев и притоков р. Белой зависит в значительной мере от поступления площадных сельскохозяйственных стоков - смыва удобрений и почвы с полей и т.д.
Результаты проведенной в 1999 г. фитоиндикации уровня загрязнения р. Белой следующие (Рудаков, Зейферт, Петров, 2001):
- Уровень загрязнения воды на створе выше г. Салавата остался таким же, как и в 1988-1992 гг. - вода здесь по-прежнему чище, чем на других створах (на принадлежность ее ко второй градации уровня загрязнения указывает, в первую очередь, наличие Myriophyllum spicatum L.). 2. Ниже створов г. Салавата экологическая ситуация также не изменилась - здесь нет ни Myriophyllum spicatum, ни Patamogeton lucens L. (менее чувствителен к загрязнению, чем первый вид), но встречается Patamogeton perfoliatus L., т.е. створ относится к четвертой градации загрязнения. 3. Перед г. Стерлитамак в результате самоочищения уровень загрязнения воды, как и 7-11 лет назад соответствует 3 категории (в отличие от четвертой категории здесь встречается P. lucens). 4. Наиболее загрязнена вода на створе ниже зоны стоков г. Стерлитамака - даже 20 км ниже стоков города она относилась к шестой категории уровня загрязнения. В 1999 г. на этом участке русла встречен Patamogeton perfoliatus, индицирующий четвертую и пятую градации загрязнения. Полного набора индикаторов, соответствующих этим градациям, нет - возможно, это связано с тем, что последние не успели поселиться на створе. Тем не менее, можно сделать вывод, что вода здесь стала чище.
- Направления улучшения экологического состояния водных объектов
На данном этапе исследований можно констатировать следующее:
1. Для улучшения экологического состояния водных объектов и прилегающих к ним территорий, соответствующих IV-V классам ОСР; недостаточно прекратить их загрязнение - необходимы дополнительные меры по их рекультивации (очистке от донных отложений). 2. Для снижения уровня загрязнения поверхностных вод, наряду с улучшением работы очистных сооружений, необходимо решать также проблему так называемых слабоминерализованных и условно чистых стоков, например ливневых стоков в г, Салавате или Левашевского оврага в г. Стерлитамаке. 3. Как показывает практика, изолировать на длительное время отходы производства в различного рода отстойниках невозможно. Так, в шламонакопителях Стерлитамакского АО Сода проницаемость глинистого экрана за 17 лет эксплуатации возросла на 3 порядка (Абдрахманов, Попов, 1990). Значительную опасность представляет испаритель фосфогипса Мелеузовского химзавода. Химический анализ грунтовых вод из скважин вблизи испарителя показывает, что она сильно загрязнена. Ручей, просачивающийся у подножья испарителя, загрязняет близлежащее озеро (створ 48) до уровня, соответствующего 6 градации (класс ОСР - IV). Учитывая, что проницаемость подстилающих глинистых и суглинистых пород при фильтрации через них минерализованных растворов возрастает в десятки раз (Абдрахманов, Попов, 1990), можно прогнозировать дальнейшее развитие этого процесса. Ручей, протекающий рядом с очистными сооружениями г. Мелеуза, также загрязняется до уровня IV класса ОСР грунтовыми водами, просачивающимися с этого объекта. Эти признаки загрязнения подземных вод тем более вызывают тревогу, что ниже по течению р. Белой находится Зирганский водозабор, снабжающий питьевой водой гг. Салават, и Стерлитамак. Отмеченные факты подтверждают необходимость скорейшей утилизации скапливающихся в отстойниках отходов. 4. При разработке мероприятий по улучшению экологического состояния малых рек необходимо уделить особое внимание защите от загрязнения их верховьев. В данном случае достаточно выполнения традиционных, хорошо известных природоохранных мероприятий: соблюдение природоохранной зоны, внедрения противоэрозионной системы земледелия и т.д.
На данном этапе исследований апробирован предложенный подход к оценке масштаба и интенсивности загрязнения. Повторные обследования состояния охваченного района через определенные временные интервалы (5-10 лет) позволят дать количественную оценку изменения качества пресноводных экосистем в пространстве и во времени. Существенное значение имеет и простое определение водных макрофитов специалистами - не-флористами, отсутствие необходимости в специальной аппаратуре, а также тот момент, что небольшая группа специалистов (2-3 человека) могут за достаточно непродолжительный период обследовать достаточно большую территорию.
Предлагаемую методику оценки интенсивности загрязнения предлагается включить в подсистему биомониторинга Единой государственной системы экологического мониторинга.
Глава 6. ФИТОТЕСТИРОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД
ТЕРРИТОРИИ СТЕРЛИТАМАКСКОГО ПРОМУЗЛА
Подобные исследования позволяют определить степень опасности различных сред для жизнедеятельности человека, характер зависимости между показателями ПДК и интегральной токсичности, а также выявить степень разрешимости применяемых методов биотестирования (Method GuidanceЕ, 2000).
Имеет значение простота культивирования тест-организма, продолжительность его жизненного цикла и особенности метаболизма, а также удобство и точность измерения тест-функции. При токсикологической оценке окружающей среды широко используется фитотестирование. Кресс-салат Lepidium sativum является одним из наиболее часто используемых тест-объектов (Зейферт, 2010). Однако перспективы использования различных сортов кресс-салата на территории РФ до настоящего времени не определены.
Изучено 5 сортов кресс-салата: Весенний и Витаминный (ООО Агрофирма АЭЛИТА, г. Москва), Ажур (Агрофирма Семена Алтая, г. Барнаул), Дукат (Компания Гавриш, г. Москва), Курлед (БашСортСемОвощ, г. Уфа). Для биотестирования использовали раствор Cd(CH3COOH)2 в интервале концентраций от 1% до 0,0625%. Продолжительность опытов по фитотестированию составляла семь дней. Использовали метод проростков (Куликова, 2008) с замачиванием в анализируемых средах семян растений. Это позволяет регистрировать действие тестируемых сред уже на начальных стадиях развития растений на следующие параметры кресс-салата: уровень прорастания семян (VCH, в %), среднюю длину проростка (L, в мм), средний сухой вес проростка (W, в мг).
Различия по всхожести при действии 1% раствора не достоверны. У всех исследованных сортов средняя длина проростков достоверно возрастает при снижении концентрации (см. табл. 6).
В отношении скорости роста в контроле сорта разделяются на две группы: Дукат, Ажур и Курлед, Весенний, Витаминный, но различия достоверны в случаях: Дукат, Весенний, Курлед и Весенний, Ажур.
В отношении среднего сухого веса проростков достоверна корреляция (r=0,60) с концентрацией раствора у сорта Весенний.
Полученные результаты показывают, что при фитотестировании качества вод все использованные сорта демонстрируют сходную тенденцию, с достоверными различиями по степени выраженности реакции.
- Оценка фитотоксичности сточных вод ОАО Стерлитамакский
нефтехимический завод
На территории Стерлитамакского промышленного узла образуется третья часть всех загрязнений, образовавшихся в Башкортостане, что делает актуальным прогноз развития экологической ситуации на данной территории и выбор наиболее эффективных решений по ее оздоровлению. Одним из современных подходов к проблеме является оценка динамики интегральной токсичности природных и сточных вод конкретной территории во времени и пространстве.
Исследования проводили по следующей методике:
Использовали неразбавленные сточные воды и раствор сточных вод в двукратном, четырехкратном, восьмикратном и шестнадцатикратном разбавлениях (Method GuidanceЕ, 2000).
Отбор проб проводили в двух колодцах в период с сентября по апрель 2009 года. Параллельно с определением фитотоксичности фиксировали химический состав стоков, температуру и величину фотопериода.
Таблица 6 - Матрица коэффициентов корреляции между концентрацией раствора и средней длиной проростков (все коэффициенты корреляции достоверны при >0,95)
Сорт | Концентрация р-ра | Весенний | Ажур | Курлед | Дукат | Витаминный |
Концентрция раствора | - | 0,85 | 0,87 | 0,92 | 0,88 | 0,86 |
Весенний | 0,85 | - | 0,94 | 0,82 | 0,89 | 0,92 |
Ажур | 0,87 | 0,94 | - | 0,88 | 0,86 | 0,91 |
Курлед | 0,92 | 0,82 | 0,88 | - | 0,90 | 0,90 |
Дукат | 0,88 | 0,89 | 0,86 | 0,90 | - | 0,91 |
Витаминный | 0,86 | 0,92 | 0,91 | 0,90 | 0,91 | - |
Наблюдается достаточно высокое сходство между анализируемыми параметрами за исключением всхожести проростков.
Полученные данные свидетельствуют о наличии связи между показателями ПДК и интегральной токсичности (однако в каждом конкретном случае данная зависимость имеет разный характер), а также о перспективности внедрения методов биотестирования в санитарных лабораториях промышленных предприятий. Наиболее чутким показателем является средняя длина проростков, что соответствует литературным данным (Dornbos, Spencer. 1989).
- Определение фитотоксикологических показателей в градиенте
речная вода - осветленная вода - сточные воды при различном уровне
загрязнения
Объектом данного исследования являются вода р. Белой в районе промышленного водозабора, осветленная вода после применения технологии снижения содержания взвешенных веществ в речной воде за счет их коагуляции сернокислым алюминием и полиакриламидом в камере смешения и дальнейшего осаждения в отстойнике цеха С-11/2 ОАО Каучук. На БОС Каустик исследована фитотоксичность стоков из трех потоков: Ёрш-1, (включающий сточные воды ОАО Каучук и ОАО СНХЗ) и Ёрш-2 (сточные воды ОАО Каустик, СКОК, АО Строймаш, РПУ БОН, НПО Технолог, ВТК-1) и хозяйственно-фекальные сточные воды. Период отбора проб с ноября 2009 года по май 2010 года.
Речная и осветленная вода. В таблице 7 приведены данные по вариабельности химического состава речной воды и осветленной воды. Корреляционный анализ показывает наличие трех разных источников загрязнения воды 1) хлориды и сульфаты (их концентрации достоверно коррелируют; 2) азот аммонийный; 3) нефтепродукты. В осветленной воде эти зависимости не проявляются. Очевидно, что речная вода после процесса осветления приобретает иные токсикологические свойства. Известно, что в месте забора воды у ряда микроэлементов процент связанных фор варьирует от 11,0 до 61% (Зейферт и др., 1991). Поэтому процесс осветления существенно меняет соотношение поллютантов в воде.
Таблица 7 - Вариабельность химического состава исследованной воды
Параметр | Норма, мг/дм3 | Места отбора проб | |||
Речная вода | Осветленная вода | ||||
Экстремальные значения | |||||
Max | Min | Max | Min | ||
pH | 6,5-8,5 | 7,94 | 7,7 | 7,93 | 7,6 |
Взвеси | 78,4 | 0,55 | 1,02 | 0,22 | |
Хлориды | 300,0 | 17,6 | 10,2 | 17,2 | 8,7 |
Щелочность | 3,4 | 2,37 | 3,3 | 1,6 | |
Жесткость | 3,93 | 3,07 | 3,9 | 3,07 | |
Окисляемость | 9,63 | 3,32 | 4,08 | 3,23 | |
Сульфаты | 100,0 | 26,5 | 18,6 | 31,8 | 17,29 |
Азот аммонийный | 1,6 | 0,12 | 0,63 | 0,10 | |
Нефтепродукты | 0,09 | 0,06 | 0,08 | 0,04 | |
Для речной воды средние длины проростков кресс- салата достоверно коррелируют при различных разбавлениях. По данному показателю порог токсичности не фиксируется. Для среднего веса характерно отсутствие корреляций неразбавленного раствора и при 2-х кратном и 4-х кратном разбавлениях. По-видимому, при этих разбавлениях наблюдаются пороговые изменения токсических свойств. Для всхожести характерно наличие корреляции между неразбавленным раствором и раствором при 4-х кратном разбавлении.
В случае осветленной воды также достоверны корреляции между средней длиной проростков при различных разбавлениях. В случае среднего веса не достоверна корреляция между неразбавленным раствором и раствором при 8-ми кратном разбавлении, т.е. пороговый эффект смещается в сторону большего разбавления. По всхожести между неразбавленным раствором и растворами при разных уровнях разбавления достоверной зависимости нет.
Зависимость между химическими параметрами и токсикологическими параметрами речной воды характеризуется следующими показателями: при всех разбавлениях на среднюю длину проростков достоверно влияет содержание азота аммонийного (стимулирующий токсикологический эффект).
В отношении всхожести достоверна обратная зависимость между содержанием азота аммонийного при 2-х кратном разбавлении. В отношении осветленной воды достоверна зависимость между всхожестью, концентрацией нефтепродуктов и щелочностью при 4-х кратном разбавлении.
Стоки БОС ОАО Каустик. Показаны изменения контролируемых сточных вод во времени и пространстве и выявлены различные эффекты токсичности, начиная с острой токсичности (Ерш-2). Для анализа связи между химическим составом и токсичности стоков использовали только те анализы, которые проводились не менее 1 раз в сутки (см. табл. 8).
Из анализа зависимости между анализируемыми показателями для хозяйственно-фекальных стоков выявляется пять независимых источников загрязнения 1) хлориды и шестивалентный хром, 2) сульфаты, 3) сульфиды, железо, аммонийный азот 4) хром, фосфор, 5) нефтепродукты.
Таблица 8 - Вариабельность химического состава сточных вод БОС
Показатели | Места отбора проб | ||||||
Ерш 1 | Ерш 1 | Хозяйственно-фекальные | |||||
Экстремальные значения | |||||||
Max | Min | Max | Min | Max | Min | ||
рН | 9,9 | 7,7 | 12,4 | 7,2 | 7,9 | 6,7 | |
Хлориды | 5073 | 1082 | 13582 | 2983 | 88 | 53 | |
Сульфаты | 218 | 138 | 1524 | 109,5 | 82 | 21 | |
Сульфиды | - | - | 0,057 | 0 | 1,22 | 0,15 | |
Хром об. | 0,001 | 0 | 0,055 | 0,001 | 0,001 | 0 | |
Азот аммонийный | 6,01 | 1,1 | 47,4 | 9,7 | 40 | 20,5 | |
Активный хлор | 0,005 | 0 | 0,08 | 0 | 0,005 | 0 | |
Фенолы | 0,073 | 0,024 | - | - | - | - | |
ХПК | 679 | 160 | 480 | 101 | 392 | 194 | |
Хром +6 | - | - | - | - | 0,001 | 0 | |
Железо | - | - | - | - | 33,5 | 0,93 | |
Фосфаты | - | - | - | - | 4,67 | 2,4 | |
Нефтепродукты | - | - | - | - | 1 | 0,71 | |
Взвешенные вещества | - | - | - | - | 210 | 55 | |
Сухой остаток | - | - | - | - | 480 | 200 | |
Из анализа зависимости между анализируемыми показателями для потока Ерш-1 выявлено два независимых источника загрязнения; 1) азот аммонийный, 2) сульфаты, хром, фенолы, хлориды.
Для третьего потока (Ерш-2) выявлено три независимых источника загрязнения; 1) сульфиды, азот аммонийный, 2) хлориды, 3) сульфаты.
Из полученных результатов видно, что на рост вес и всхожесть достоверно воздействуют разнонаправленные группы факторов, включая температуру и фотопериод. На данные параметры достоверно воздействуют параметры среды, модифицированные температурным фактором во всем диапазоне разбавлений.
Все химические и токсикологические параметры были намеренно сопряжены (по стокам и времени пробоотбора), что позволяет корректно сравнивать полученные результаты и генерализовать их, построив зависимость доза-эффект. Начальной стадией загрязнения является стимулирующий эффект (воды р. Белой), который может рассматриваться в качестве первичного этапа фитотоксичности. Предельной экологической нагрузкой является острая токсичность стоков потока лЁрш-2. Корректирующим показателем может служить выраженность фиксируемых зависимостей (параметры уравнения регрессии). В итоге для каждого предприятию (исходя из объема стоков и их токсичности) может быть разработан экологический норматив допустимых стоков (Степанов, 1989).
Экологическое нормирование уровня загрязнения среднего течения р. Белой показало, что наибольшее негативное воздействие на экологическую ситуацию оказывают стоки БОС ОАО Каустик (см. главу 5), что соответствует результатам биотестирования (Seifert et al., 1992).
Полученные результаты показывают, что использование тестов с кресс-салатом для оценки интегральной оценки токсичности сточных вод многокомпонентного состава может успешно применяться наряду с методами физико-химического анализа. Данный метод может использоваться как при осуществлении экологического мониторинга, так и при производственном экологическом контроле деятельности хозяйствующих субъектов. Ограничением предлагаемого метода определения фитотоксичности является необходимость предварительной калибровки данной методики к сточным водам конкретных производств.
Глава 7. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЧВЕННОЙ МЕЗОФАУНЫ ДЛЯ
ИНДИКАЦИИ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ В ЭКОСИСТЕМАХ С РАЗНЫМ УРОВНЕМ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ
7.1. Почвенная мезофауна промышленных предприятий
Поскольку для исследованных нами территорий контроль практически подобрать невозможно (см. главу 4), вычленение влияния промышленного загрязнения из других факторов окружающей среды проводили в системе однотипных растительных сообществ.
7.2. Видовой состав
На территории исследованных предприятий встречаются виды с широким ареалом распространения (космополитических, палеарктических и голарктических) и значительным диапазоном экологической пластичности. Это преимущественно виды открытых пространств, являющиеся типичными городскими обитателями. Полный видовой состав определенных групп почвенной мезофауны приведен в работе Д. В. Зейферта и др. (2000). Сравнение полученных данных с наиболее обширными материалами по составу фауны беспозвоночных в городских ландшафтах (Czechowski, 1990) показывает, что на исследованной нами территории обитают типичные для городских территорий представители почвенной мезофауны. Сообщество почвенной мезофауны является открытым (Phillipson, 1989; Криволуцкий, 1994), более 60% встреченных видов обнаружены только в одном или двух местообитаниях.
Показано, что сообщества почвенной мезофауны по видовому составу делятся на три группы: первая соответствует растительным сообществам б.с. Kochia scoparia; вторая - б.с. Elytrigia repens и наиболее сходным с ними по видовому составу и условиям местообитания растений и почвенной мезофауны растительным сообществам в газонах; третья - с. Puccinellia distans. Различия между этими группами обусловлены, в первую очередь, режимом увлажнения. В то же время имеется группа видов, распределение которых нельзя объяснить ни одним из анализируемых факторов.
7.3. Численность основных групп почвенной мезофауны
Анализ на уровне более крупных таксонов показывает, что распределение характерных групп животных более целесообразно проводить не для определенных предприятий, а для определенных растительных сообществ.
Из естественных растительных сообществ наибольшее число основных групп почвенной мезофауны отмечено в базальных сообществах Elytrigia repens (Зейферт и др., 2000). Здесь отмечена наибольшая продвинутость сукцессионных процессов (см. рис.1).
В сообществах газонов на территории исследованных предприятий условия для существования почвенной биоты наиболее оптимальные (Зейферт и др., 2000). На газонах максимальны обилие и встречаемость энхитреид, дождевых червей, геофилов, костянок, а также отмечены максимальная общая численность и обилие в пробах муравьев. Аналогичная тенденция отмечена и в отношении жесткокрылых. Разнообразие групп двукрылых также максимально. Только здесь отмечено наличие комаров зимних (Trichoceridae) и болотниц (Limoniidae). Показано наличие достоверного влияния территории предприятия на обилие энхитреид и геофилов, достоверно влияние погодных условий года сбора на обилие пауков (33,1% общей дисперсии численности), геофилов, стафилинид и щелкунов, совокупное воздействие обеих факторов отмечено для клопов.
7.4. Биомасса
В сообществе Puccinellia distans на территории АО "Сода" отмечен самый высокий суммарный уровень биомассы (23,19 г/кв. м) за счет доминирования по весу личинок типулид; эта группа доминирует по биомассе в данном типе сообществ на территории АО "Каустик", встречается в других исследованных растительных сообществах, где по биомассе доминируют жесткокрылые. В базальном сообществе Kochia scoparia на территории АО "Сода" по биомассе доминируют дождевые черви, однако их встречаемость очень низка. Жесткокрылые становятся доминирующей по биомассе группой на территории остальных заводов, где в базальных сообществах Elytrigia repens возрастает как суммарная биомасса, так и фаунистическое разнообразие. На территории АО "Каустик" распределение биомассы основных таксонов почвенной мезофауны наиболее равномерно.
Анализ приведенных данных показывает, что использование величин биомассы почвенной мезофауны для оценки действия промышленных выбросов без учета сопоставления данных по однотипным растительным сообществам может привести к неверной интерпретации результатов.
7.5. Зависимость между химическим составом почвы
и численностью массовых групп мезофауны
Полученные результаты показывают, что все таксоны почвенной мезофауны, реагирующие на изменение численности, относятся к типологической группе, включающей постоянных обитателей подстилки и поверхностного слоя почвы. Все они относятся к одному трофическому уровню. Методами стандартных почвенно-зоологических проб наиболее полно учитываются именно хищники. Кроме того, хищные беспозвоночные, как консументы второго и более высших порядков, в целом отражают валовые характеристики всего сообщества беспозвоночных в конкретном биотопе.
Очевидно, что функциональные реакции массовых групп почвенной мезофауны на действие одного и того же фактора будут в основном зависеть от экологических условий местообитания. Кроме того, полученные результаты прямо свидетельствуют об адаптированности комплексов почвенной мезофауны к существованию на конкретных территориях. Полученные результаты свидетельствуют и о неоднозначном влиянии анализируемых параметров на различные группы педобионтов.
Для анализа реакции педобионтов на содержание в почве серы и ртути использовали сообщества газонов в связи с более оптимальными условиями существования там педобионтов и большей предсказуемостью колебания их численности по типом территории и погодным условиям (более полным вычленением фоновых факторов). На территории АО "Сода", где газоны отсутствуют, были исследованы материалы по базальным сообществам Elytrigia repens, собранные в 1988 году.
Коэффициенты корреляции между содержанием ртути и серы в почвах на территории АО "Каустик" и СНХЗ и АО "Сода" равны соответственно 0,634, -0,074 и -0,108. Выявлены достоверные зависимости между содержанием в почве серы на территории АО "Каучук" и общей численностью мезофауны, в то время как для ртути достоверной зависимости не выявлено ни на одной территории. На территории заповедника Шульган-Таш при среднем содержании серы в почве 0,025 ± 0,015% нами была выявлена достоверная зависимость между общей численностью почвенной мезофауны и содержанием серы (r = 0,672).
Зависимость между содержанием ртути в почвах и общей численностью мезофауны в данном местообитании недостоверна (r = -0,310).
7.6. Структура почвенной мезофауны
В интактных природных экосистемах обилие почвенной мезофауны в существенной мере определяется биотическими факторами (на уровне групп организмов) - конкуренцией, трофическими связями и т.д., а также идущими процессами сукцессии. Поэтому, как правило, зависимость между числом особей в пробе у групп со сходной экологической нишей будет обратной. В то те время на территории промышленных предприятий, подвергающихся интенсивному загрязнению, на взаимное распределение различных массовых групп почвенных животных влияет фактор нарушенности сообщества. Для проверки этого допущения исследовали характер корреляционных связей между обилием разных групп мезофауны на территории исследованных предприятий в деревне Ивановка, Урнякском лесном массиве, в окрестностях г. Стерлитамака, природном парке Зилим и заповеднике Шульган-Таш. В анализ включены только те группы почвенной мезофауны, встречаемость которых составляет 50 и более процентов. Все эти данные указывают на наличие эффекта биологической конкуренции в интактных местообитаниях.
На территории химических заводов наблюдается совершенно иная картина. Выявлен положительный характер связей между численностью представителей массовых групп почвенной мезофауны. В б.с. Kochia scoparia на территории АО УКаучукФ и СНХЗ в разные годы сопряженность между разными группами меняется, но характер связей остается постоянным. Аналогичные зависимости наблюдаются в б.с. Elytrigia repens и на газонах, где зависимости между обилием отдельных массовых групп мезофауны либо недостоверные, либо положительные достоверные. В нашем случае ряд выявленных зависимостей объясняется трофическими или топическими связями.
В то же время показатели численности и биомассы почвенной мезофауны для вычленения интенсивности воздействия конкретных предприятий в нашем случае использовать весьма затруднительно, поскольку они в подавляющей степени определяются экологическими условиями местообитаний, а не видом и интенсивностью загрязнения. Подобный анализ возможен только в пределах однотипных растительных сообществ.
7.7. Почвенная мезофауна газонов на территории г. Стерлитамака
В пределах города Стерлитамака исследованы территории парков, придорожных газонов и лесопосадок. Снижение численности дождевых червей в парке Кирова свидетельствует об интенсивном вытаптывании территории. Здесь снижается встречаемость энхитреид, пауков, землянок. Это подтверждается и данными по величинам биомассы.
Полученные данные показывают наличие заметных различий в численности и биомассе почвенной мезофауны в однотипных сообществах (газоны) в различных функциональных зонах города. Наиболее характерным показателем является численность дождевых червей, которая в градиенте парковая зона - селитебная зона - промышленная зона варьирует следующим образом: 242,2-76,8216,4-64,051,2-1,8 экз/м2. Отметим, что максимально высокая численность и биомасса дождевых червей в селитебно-транспортной и парковой зонах является следствием разомкнутости пищевой цепи, когда резко сокращается число питающихся дождевыми червями хищников. Эти выводы подтверждают данные по численности дождевых червей в Урнякском лесном массиве, которая варьирует от 113,6 до 156,2 экз./м2. В тоже время следует заметить, что численность дождевых червей в каждой функциональной зоне города зависит от специфичных для каждой зоны факторов (в промышленной зоне это фактор загрязнения, а в селитебно-транспортной и парковой - вытаптывание).
7.8. Почвенная мезофауна в пастбищных экосистемах
На экосистемы природного парка Зилим существенное воздействие оказывает выпас скота. Дождевые черви в данной экосистеме не являются массовой группой педобионтов.
Полученные результаты указывают, что при определении степени воздействий сельскохозяйственных животных на изученную территорию необходимо учитывать ее пространственную неоднородность и другие виды антропогенного воздействия. В целом, полученные результаты показывают, что наличие дорог в местах выпаса скота значительно усиливает негативное воздействия выпаса. Подобное соотношение между массовыми группами почвенной мезофауны ранее было зарегистрировано нами на территории химических предприятий (Зейферт и др., 2000), что свидетельствует о неспецифичности различных видов антропогенного воздействия на структуру массовых групп педобионтов.
- Динамика массовых групп почвенной мезофауны в природном
заповеднике Шульган-Таш
На основе данных за 1998-2002 гг. дисперсионный анализ показал достоверное влияние условий местообитания и года сбора на численность массовых групп мезофауны.
Глава 8. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КУСТАРНИКОВОЙ УЛИТКИ КАК
БИОИНДИКАТОРА КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
- Биологические особенности кустарниковой улитки как база при
исследованиях изменчивости. Характеристика местообитаний;
распределение животных по ареалу популяции
В исследованных местообитаниях оказывается различное воздействие на кустарниковую улитку: в Зауралье ареал кустарниковой улитки расширяется за счет территорий ликвидированных поселков, в Предуралье - территория активно используется населением для рекреационных целей; в Башкирском степном Предуралье - пригодная территория сокращается из-за раскорчевки леса и создания коллективных садов.
8.2. Пространственно-временное биотопическое распределение
Исследован характер перемещения молоди и взрослых улиток в исследованных биотопах (Зейферт, Хохуткин, 2010).
8.3. Размножение, рост, развитие жизненный цикл
В Зауралье улитки спариваются перед уходом в спячку и после зимовки сразу приступают к откладке яиц. В остальных исследованных местообитаниях улитки спариваются после выхода из зимовки, т.е. характер размножения определяется климатическими условиями местообитания. Аналогичными факторами определяется и характер роста улиток. Отметим, что замедленный темп роста в локальных популяциях пойкилотермных животных является более выгодным и экономичным приспособлением при постоянно низких температурах (Чернов, 1975).
8.4. Пространственно-временная изменчивость полиморфной
структуры вида. Опоясанность раковины
Полученные результаты показывают, что выявленное влияние климатических факторов на соотношение полосатых и бесполосых улиток в географически различных местообитаниях является дифференцированным - все действующие климатические факторы проанализированы исходя из физиологического состояния (активности) улиток (активны находятся в состоянии зимней спячки):
Температура воздуха в мае определяет начало расползания популяции кустарниковой улитки в пределах популяционного ареала;
Количество осадков в третьей декаде августа, в первой второй декадах сентября предыдущего года, определяет степень подготовки улитки к зимовке (возможности поиска подходящего убежища).
Все остальные климатические факторы действуют на улиток, находящихся в неактивном состоянии.
Различия в действии погодных факторов проявляются как на уровне отдельных местообитаний, так и на региональном уровне.
Полученные результаты показывают, что выявленное влияние климатических факторов на соотношение полосатых и бесполосых улиток, проявляющееся в колебаниях разногодичных погодных условий является дифференцированным - данная зависимость проявляется в уменьшении амплитуды колебания соотношения полосатых и бесполосых улиток в окрестностях г. Стерлитамака в сравнении с более северными территориями и более значимого влияния климатических факторов на динамику соотношения полосатых и бесполосых улиток на данных территориях, т.е. данные зависимости более четко выражены в более экстремальных местообитаниях. Подобные зависимости везде проявляется в критические периоды существования популяций (в период спаривания и откладки яиц; миграции из места зимовки на участки обитания в вегетационный период и обратно на зимовку), за исключением осадков в первой декаде июля в Башкирском степном Предуралье (окрестности г. Стерлитамака), где этот показатель может быть связан с сезонным распределением осадков в данной местности, которое определяет перемещения улиток в пределах биотопа.
- Перспективы использования кустарниковой улитки
как биоиндикатора
На структуру и границы популяций кустарниковой улитки начинают влиять различные антропогенные факторы, которые оказывают воздействие, в основном, через инсуляризацию местообитаний. Классическая пространственная клина соотношения морф и ее временная динамика зафиксированы в слабо нарушенном местообитании. Поэтому перспективным направлением будущих исследований по экологии кустарниковой улитки будет являться сравнительное изучение популяционных параметров кустарниковой улитки в интактных и инсуляризированных местообитаниях.
Задачей экологического мониторинга является обнаружение в экосистемах изменений антропогенного характера (на фоне естественных флуктуаций) (Вершинин и др., 2006). Для решения такой задачи необходимо определение последствий воздействия антропогенной деятельности на фоне величин естественных флуктуаций популяционной структуры модельных видов, используемых в качестве биоиндикаторов. Отметим, в анализируемых популяциях идет процесс адаптации к новым условиям. Конечным этапом подобных исследований является создание экологического лекала в виде модели, позволяющей дифференцировать все фиксируемые параметры, как следствие флуктуаций условий среды или как антропогенного пресса. Это воздействие может проявляться в градиенте загрязнение территории местообитаний непосредственное разрушение природных местообитаний вида. Данные соображения обуславливают выбор видов-биоиндикаторов из разных систематических групп их большим ареалом распространения, эвритопностью, полиморфизмом и широкой нормой реакции на антропогенные воздействия. Кустарниковая улитка соответствует данным требованиям и может использоваться как биоиндикатор качества окружающей среды (Зейферт, Хохуткин, 1995).
ВЫВОДЫ
1. На территории химических и нефтехимических предприятий степной зоны Башкирского Предуралья выявленные геохимические аномалии типы растительных сообществ связаны с геохимическими аномалиями и удаленностью мест пробоотбора от источников выбросов. Индикаторными маркерами загрязнения являются Mn, содержание которого в растительности достоверно снижается при возрастании уровня загрязнения и Hg, где содержание достоверно снижается при удалении от источника выбросов.
2. Выделено пять наиболее характерных для промплощадок и преобладающих (занимающих более 50 % не застроенной и не покрытой асфальтом территории) типов растительных сообществ. В целом они представляют обедненные диагностическими видами модификации традиционных синтаксонов. Воздействие промышленного загрязнения на фитоценозы и, вероятно, на другие компоненты экосистем в значительной мере перекрывается природными и другими антропогенными факторами среды (стадией сукцессии, режимом увлажнения, микрорельефом и пр.).
3. Показано, что устойчивость прибрежных и водных макрофитов к загрязнению обусловлена не столько специфическими приспособлениями к воздействию этого фактора, сколько преадаптациями к засолению и эвтрофикации поверхностных вод: наиболее подвержены воздействию поллютантов погруженные макрофиты, менее - плавающие на поверхности, еще менее - произрастающие на берегу.
4. Фитотестирование природных и сточных вод на территории Стерлитамакского промузла выявило наличие достоверной связи между химическим составом природных вод и стоков ряда предприятий г. Стерлитамака и показателями фитотоксичности. Обоснована перспективность использования фитотестирования при мониторинге состояния природных и сточных вод, что значительно снизит затраты на проведение химических анализов.
5. На территории исследованных промышленных предприятий встречаются мезопедобионты с широким ареалом распространения (космополитические, палеарктические и голарктические) и значительным диапазоном экологической пластичности. Использование величин численности и биомассы почвенной мезофауны для оценки действия промышленных выбросов и других видов антропогенного воздействия адекватно только с учетом сопоставления данных по однотипным функциональным ландшафтам и растительным сообществам.
6. Как в интактных, так и трансформированных местообитаниях существенная часть изменений численности и биомассы почвенной мезофауны определяется разногодичными погодными условиями и типом местообитания. Наиболее стабильным показателем антропогенного воздействия является характер связей между численностью массовых групп мезопедобионтов.
7. Исследованы качественные и количественные аспекты питания кустарниковой улитки, пространственно-временное биотопическое распределение, размножение, рост, развитие, жизненный цикл, популяционная динамика в различных местообитаниях, а также влияние климатических и разногодичных погодных условий на соотношение особей полосатой и бесполосой морф, что позволяет использовать данный вид как биоиндикатор качества окружающей среды в рекреационной зоне.
СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Монографии
- Зейферт Д.В., Бикбулатов И.Х., Рудаков К.М., Григорьева И.Н. Растительные сообщества и почвенная мезофауна территорий химических предприятий в степной зоне Башкирского Предуралья. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000. - 166 с.
- Зейферт Д.В., Хохуткин И.М. Экология кустарниковой улитки Fruticicola fruticum. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2010. - 91 с.
Учебные пособия
- Бикбулатов И.Х., Еришко В.М., Зейферт Д.В., Иванов П.Л. Программа мониторинга и оценки окружающей среды США: Учебное пособие.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 1996.-82 с.
- Зейферт Д.В., Бикбулатов И.Х., Маликова Э.М., Кадыров О. Р. Стандарты качества окружающей среды (учебное пособие). - Уфа: Изд-во БашГУ, 2004.- 270 с.
Статьи в ведущих научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК
- Зейферт Д.В., Шутов С.В.. Оценка роли некоторых наземных моллюсков в переработке листового опада //Экология, 1978.- № 5.- С.58-61.
- Seifert D.V., Shutov S.V.. The consumption of leaf litter by land mollusks // Pedobiologia, 1981.- V.21. No.3.- P.159-165.
- Варшавская О.А., Класс С.М., Зейферт Д.В., Кононенко Е.В. Упорядочение липидов и липид-белковых комплексов в слизи моллюсков и в желчи человека // Биофизика, 1983.- Т.28.- №3. - С.427-431.
- Зейферт Д.В. Действие естественного отбора на генетическую структуру популяций наземного моллюска Bradybaena fruticum (Mull.). //Журн. общей биологии, 1987.- Т. 48.- № 4.- С.549-554.
- Зейферт Д.В., Рудаков К.М., Петров С.С. Влияние промышленно-коммунальных стоков на состав высших водных растений в среднем течении р. Белой (Башкирская АССР) // Экология, 1991.- №1.- С.26-33.
- Зейферт Д.В. Географические различия в действии естественного отбора на генетическую структуру популяций наземного моллюска Bradybaena fruticum (Muller) // Журн. общей биологии, 1991.- Т. 52- № 5.- С.738-745.
- Рудаков К.М., Зейферт Д.В., Карпов Д.Н. Координация фитоценонов в системе синтаксонов эколого-флористической классификации для оценки влияния на растительность промышленного загрязнения атмосферы // Биологические науки, 1991.- № 1.- С.86-92.
- Петров А.С., Зейферт Д.В., Рудаков К.М. Особенности распределения водных макрофитов в среднем течении р. Белой в условиях промышленно-коммунального загрязнения // Экология, 1993.- № 5.- С.9-16.
- Рудаков К.М., Зейферт Д.В., Карпов Д.Н., Петров С.С.. Анализ причин неспецифичности воздействия загрязнения поверхностных вод на прибрежные и водные макрофиты // Биологические науки, 1993.- №1- С. 153-159.
- Зейферт Д.В., Хохуткин И.М.. Использование наземных моллюсков для оценки качества окружающей среды // Экология, 1995.- №4. - С. 307-310.
- Бикбулатов И.Х., Зейферт Д.В., Рудаков К.М. Перспективы использования типического пробоотбора в системе мониторинга промышленного загрязнения окружающей среды // Башкирский химический журнал, 1997. - Т.4.-№2.-С.38-46.
Статьи, опубликованные в других рецензируемых журналах и изданиях
16. Зейферт Д.В., Хохуткин И.М. Опыт изучения естественной миграции в
популяциях аборигенных и интродуцированных видов моллюсков // В сб.:
Экологические исследования в лесных и луговых биогеоценозах равнинного Зауралья. Свердловск: УН - АН СССР, 1979.- С.46-50.
- Зейферт Д.В. Некоторые аспекты биоэнергетики наземных моллюсков // В кн.: Энергетика роста и развития животных. Свердловск: УН - АН СССР, 1985.- С.76-88.
- Seifert D.V. Evaluation of the direct and indirect determination methods of the net growth efficiency for the tropical land snail Achatina fulica Bowdich. - In: Soil fauna and soil fertility. Moscow: Nauka, 1987, P.471-472.
- Зейферт Д.В. Суточная активность и характер перемещений наземного моллюска Eobania vermiculata (Muller) // В кн.: Экологическая энергетика животных. Свердловск: УрО АН СССР, 1988.- С.125-134.
- Зейферт Д.В. Количественные аспекты питания наземных моллюсков // В сб.: Энергетика питания и роста животных. Свердловск: УрО АН СССР, 1990.- С.105-130.
- Зейферт Д.В., Петров С.С., Рудаков К.М. Экологические модификации фитоценозов высших водных растений в среднем течении р. Белой под воздействием антропогенного загрязнения // Экологические модификации и критерии экологического нормирования. Л.: Гидрометеоиздат, 1991.- С.198-212.
- Seifert D.V., Petrov S.S., Rudakov K.M. Ecological modifications of aquatic macrophytes in middle watercourse of the Belaya river under influence of anthropogenic pollution. // In: Ecological modification and criteria for ecological standardization.- St. Petersburg: Gidrometeоizdat, 1992.- P. 108-123.
- Рудаков К.М., Зейферт Д.В., Петров С.С.. Анализ загрязнения поверхностных вод бассейна среднего течения реки Белой с использованием метода фитоиндикации. - Уфа, 1993. - 27 с.
- Бикбулатов И.Х., Зейферт Д.В., Рудаков К.М., Абсалямов Р.Р. Методологические подходы к разработке и реализации программы перехода к устойчивому развитию региона юга Башкортостана на примере пресноводных экосистем // В сб.: Окружающая среда и здоровье.- Магнитогорск: МГТУ, 1998.- С. 17-22..
- Зейферт Д.В. Открыт новый тип экосистем - экосистемы территорий химических предприятий Башкирского Предуралья // Табигат, 2004.-№ 10.-С. 16-17.
- Пестряев А.Н., Зейферт Д.В. Оценка взаимосвязи между выбросами промышленного предприятия и его производственными показателями // Башкирский экологический вестник, 2007. - № 1.-С. 7-9.
- Пестряев А.Н., Кузьмина В.А., Степанова Т.В., Зейферт Д.В., Клявлин М.С. Анализ многолетней динамики воздействия на атмосферный воздух г. Стерлитамака стационарных и передвижных источников выбросов // Башкирский экологический вестник, 2007. - № 2.-С. 9-13.
- Салихова Л., Преснякова К., Зейферт Д., Саляхова Л. Биотестирование сточных вод промышленных предприятий // Табигат, 2008.- № 12.- С. 15-17.
- Зейферт Д.В. Связь экологической токсичности сточных вод промышленных предприятий с их химическим составом // Экологические нормы, правила, информация, 2009. -№ 9. - С. 40-44.
- Зейферт Д.В. Мониторинг генетической структуры популяций животных на примере модельного объекта - кустарниковой улитки Fruticicola fruticum (Mll.) // Экологические нормы, правила, информация, 2010. -№ 6. - С. 32-35.
- Зейферт Д.В. Использование кресс-салата как тест-объекта для оценки токсичности природных и сточных вод Стерлитамакского промузла // Башкирский экологический вестник, 2010. - № 2.-С. 39-50.
- Зейферт Д.В., Цыбина Л.Г., Халикова Р.Ю. Оценка различий в чувствительности различных сортов кресс-салата к действию ионов кадмия // Экологические нормы, правила, информация, 2010. -№ 9.-с.30-31.
Работы в материалах конгрессов, съездов, конференций, симпозиумов
Международные
- Seifert D.V. A comparative estimation of direct and indirect methods of measures net growth efficiency of the terrestrial snail Achatina fulica Bowdich.- Материалы докладов IX международного коллоквиума по почвенной зоологии, 16-20 августа, 1985 г. Вильнюс, 1985.- С.321.
- Seifert D.V. The geographical differentiation of populations of the land snail Bradybaena fruticum (Mull.). - In: Abstracts of the Eleventh International malacological Congress. Siena, Italy, 1992, p. 359-360.
- Seifert D.V. The variability of demographic parameters and net growth efficiency in populations of land snail Bradybaena fruticum (MULLER) within specific area. - In: Abstracts of the Twelve International malacological Congress. Vigo, Spain, 1995.
- Хохуткин И.М., Зейферт Д.В. Использование наземных моллюсков для оценки качества окружающей среды // Тезисы докладов первой международной научно-практической конференции "Устойчивое развитие: загрязнение окружающей среды и экологическая безопасность". - Том 2. - Днiпропетровськ, Украина. 1995, - С.40.
- Khokhutkin I.M., Zeifert D.V. Malakofauna and anthropic changes of the environment. - Материалы второй международной конференции "Рациональное природопользование: системный анализ в экологии". Севастополь, Украина, 1996. - С. 140.
- Зейферт Д.В., Бикбулатов И.Х., Рудаков К.М. Предварительные итоги разработки системы биомониторинга промышленного загрязнения окружающей среды в степном Предуралье Башкортостана // В сб.: Степи Евразии. Материалы международного симпозиума. Оренбург: Ин-т степи УрО РАН, 1997. - С. 125.
- Зейферт Д.В., Хохуткин И.М., Бибакова О.В. Временная динамика видимого полиморфизма раковины наземного моллюска Fruticicola fruticum (Mll.) // Первые Международные Беккеровские чтения. Сборник научных трудов по материалам конференции. 27-29 мая 2010 года. Волгоград. В 2 частях. Часть 1. - С. 383-385.
- Зейферт Д.В. Перспективы использования кустарниковой улитки как биоиндикатора качества окружающей среды // В сб.: Видовые популяции и сообщества в антропогенно трансформированных ландшафтах: состояние и методы его диагностики. Материалы XI Международной научно-практической экологической конференции. 20-25 сентября 2010 г.. г. Белгород, Россия. - С. 204-205.
- Зейферт Д.В., Гамалеева А.В. Изменение фитотоксичности вод реки Белой в районе г. Стерлитамака после коагуляции взвесей //Актуальные экологические проблемы. Сборник научных трудов V международной научно-практической конференции. - Уфа, 2010. - С. 35-39.
Отечественные
- Зейферт Д.В. Особенности внутрипопуляционного распределения Bradybaena fruticum (Mull.) // Информационные материалы ИЭРиЖ УНЦ АН СССР. Свердловск, 1977. - С.27-28.
- Зейферт Д.В. Определение веса наземных моллюсков по морфометрическим показателям // В сб.: Проблемы почвенной зоологии. Минск: Наука и техника, 1978.- С.93-95.
- Зейферт Д.В. Роль пищевых факторов в экологии наземных моллюсков // В сб.: Моллюски. Основные результаты их изучения. Л.: Наука, 1979.- С.157-158.
- Зейферт Д.В. Количественная характеристика питания наземного моллюска Bradybaena fruticum в природных условиях // Информационные материалы ИЭРиЖ УН - АН СССР. Свердловск, 1979.- С.60-61.
- Зейферт Д.В., Пинаев Б.Е. Изменение численности и структуры популяций наземных моллюсков // Информационные материалы ИЭРиЖ УН - АН СССР. Свердловск, 1980.- С.11-12.
- Зейферт Д.В., Хохуткин И.М. Темп роста наземных моллюсков в Зауралье // Информационные материалы ИЭРиЖ УН - АН СССР, Свердловск, 1980, С.37-38.
- Зейферт Д.В., Хохуткин И.М. Межпопуляционные различия в эффективности использования пищи на рост наземных моллюсков и его продуктивность в ареале. Часть IV. Беспозвоночные // Материалы 4-го Всесоюзного совещания. Свердловск, 1984. -С.13-14.
- Зейферт Д.В. Некоторые особенности питания наземных моллюсков // Тезисы докладов 8-го Всесоюзного совещания по почвенной зоологии. Кн. 1. Ашхабад, 1984.- С.108-109.
- Зейферт Д.В. Характер полиморфизма наземного моллюска Bradybaena fruticum (Muller) на восточной границе ареала // В кн.: Фенетика популяций. Москва: АН СССР, 1985.- С.103-105.
- Зейферт Д.В. Энергетика питания лесных видов наземных моллюсков // В кн.: Продуктивность таежных биогеоценозов. Красноярск, 1986.- с.59.
- Зейферт Д.В. Популяционная динамика наземной улитки Bradybaena fruticum (Muller) в разных типах местообитаний.- В сб.: Моллюски, результаты и перспективы их исследований. Л.: Наука, 1987.- С.442-445.
- Зейферт Д.В., Чаус Б.Ю., Полешко О.П. Перспективы применения биотестирования сточных вод г. Стерлитамака для мониторинга загрязнения водной среды // Экологические последствия воздействия на окружающую среду антропогенных факторов. Сыктывкар, 1989.- С.110-111.
- Зейферт Д.В. Использование данных по химическому составу травянистых растений для импактного мониторинга состояния окружающей среды // В сб.: Растения и промышленная среда. Днепропетровск, 1990.- С.93.
- Зейферт Д.В., Рудаков К.М., Славченко В.С. Некоторые особенности биоценотических комплексов техногенных территорий г. Стерлитамака // В сб.: Эколого-генетический мониторинг состояния окружающей среды. Караганда, 1990.- С.51.
- Петров С.С., Зейферт Д.В., Уразаева Ф.Х. Специфичность реакции водных макрофитов на загрязнение воды в среднем течении р. Белой // В сб.: Промышленная ботаника: состояние и перспективы развития. Киев: Наукова думка, 1990.- С.137-138.
- Зейферт Д.В., Рудаков К.М., Петров С.С. Мониторинг качества поверхностных вод в среднем течении р. Белой (Башкирская ССР) по составу высшей водной растительности // В сб.: Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем малых рек. Краснодар, 1992.- Т. 2.- С. 189-192.
- Зейферт Д.В., Рудаков К.М., Григорьева И.Н. Использование почвенной мезофауны в качестве биоиндикатора уровня загрязнения атмосферы химическими предприятиями // В сб.: Насекомые в естественных и антропогенных биогеоценозах Урала, Екатеринбург: УрО РАН, 1992.-С. 51-54.
- Зейферт Д.В. Перспективы мониторинга качества сельскохозяйственной продукции, выращиваемой в районе Стерлитамакского промузла // В сб.: Проблемы экологии в сельском хозяйстве. Пенза, 1993.- Ч. 1.-С..2 2-23.
- Зейферт Д.В., Карпов Д.Н., Петров С.С. Анализ возможностей экологического мониторинга уровня антропогенного площадного загрязнения малых рек, ручьев и их водосборных бассейнов по признакам растительности прибрежно-водных макрофитов // В сб.: Бассейновый принцип в оптимизации водопользования и водоохранных мероприятий. Уфа, 1994.- С.37.
- Зейферт Д.В., Низамутдинов Ф.Х.. Специфика экологического мониторинга водотоков // В сб.: Бассейновый принцип в оптимизации водопользования и водоохранных мероприятий. Уфа, 1994.- С.39.
- Рудаков К.М., Зейферт Д.В. Принципы прагматического подхода к экосистемному анализу антропогенного загрязнения окружающей среды // В кн.: Актуальные вопросы экологии и охраны природы водных экосистем и сопредельных территорий. Краснодар, 1995. - Часть 2. - С.120-121.
- Зейферт Д.В.. Предварительные итоги изучения полиморфизма и динамики популяций наземного моллюска Bradybena fruticum (Mll.) в Предуралье // В сб. всероссийской конференции по изучению моллюсков. С.-Петербург, 1995.- С. 71-72.
- Зейферт Д.В., Петров С.С., Григорьева И.Н. Использование почвенной мезофауны для анализа качества окружающей среды г. Стерлитамака // Геоэкология в Урало-Каспийском регионе: Тезисы докладов.- Часть 2.- Уфа, 1996.- C. 33-35.
- Бикбулатов И.Х., Зейферт Д.В. Необходимые предпосылки развития системы мониторинга в Республике Башкортостан //Состояние здоровья и организация медицинской помощи населению а регионе с развитой нефтехимической промышленностью. - Ч.1. - Стерлитамак, 1997.- С. 31-32.
- Рудаков К.М., Зейферт Д.В. Возможности экономической оценки последствий антропогенного загрязнения на примере расчета целесообразности применения гербицида 2,4-Д // В сб.: Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных и центральных регионов России. Краснодар: КубГУ, 1996. - С. 167-168.
- Зейферт Д.В. Перспективы развития комплексного экологического контроля за состоянием природной среды // В сб.: Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных и центральных регионов России. Краснодар: КубГУ, 1996. - С. 173-174.
- Зейферт Д.В., Ефимик В.Е., Григорьева И.Н. Пауки и сенокосцы территорий химических предприятий степной зоны Башкирского Предуралья // В сб.: Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий. Тезисы докладов X международной научно-практической конференции. - Краснодар, 1997.- Т. 2. - С. 190-191.
- Рудаков К.М., Зейферт Д.В., Баширова М.Ф. Анализ эффектов совместного влияния на растительностьь природных и антропогенных экологических факторов // В сб.: Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий. Тезисы докладов X международной научно-практической конференции. - Краснодар, 1997.- Т. 2. - С. 292-294.
- Зейферт Д.В. Обилие основных групп почвенной мезофауны Урнякского лесного массива в окрестностях г. Стерлитамака // В.сб.: Успехи энтомологии на Урале, Екатеринбург, 1997.- С.177.
- Зейферт Д.В., Петров С.С., Григорьева И.Н. Перспективы использования почвенной мезофауны для оценки состояния окружающей среды на примере урбоэкосистем г. Стерлитамака // В сб.: Экологическое образование. Проблемы и решения. - Бирск: Изд-во Бирского ГПИ, 1998. - С. 10-12.
- Зейферт Д.В., Зубарев В.Н., Кадыров О.Р. Использование гипермедийных технологий для описания природных экосистем на примере государственного заповедника "Шульган-Таш" // Проблемы Почвенной зоологии. Материалы II (XII) всероссийского совещания по почвенной зоологии.- Москва, 1999.- С.266.
- Зейферт Д.В., Рудаков К.М., Петров С.С.. Результаты долгопериодного биомониторинга загрязнения р. Белой (Башкортостан) // Труды Стерлитамакского филиала АН РБ. Сер. "Химия и химические технологии". 2001. Вып. 2.- С. 292-294.
- Зейферт Д.В., Кадыров О.Р.. Мезофауна природного заповедника Шульган-Таш // всероссийского совещания по почвенной зоологии, Йошкар-Ола, 1-5 сентября 2002 года. Москва: Научный совет РАН по изучению, охране и рациональному использованию животного мира, 2002. - С. 70-71.
- Зейферт Д.В., Пестряев А.Н.., Инкичев Е.Ф.. Обоснование использования массовых групп почвенной мезофауны в качестве биоиндикаторов // Актуальные проблемы регионального экологического мониторинга: теория, методика, практика: Сб. материалов Всероссийской научной школы (г. Киров, 13-15 ноября 2003 г.). - Киров, 2003. - С. 131-133.
- Зейферт Д.В. Проблемы применения аксиологического подхода при определении качества окружающей среды // Философия и будущее цивилизации. Тезисы докладов и выступлений IV Российского философского конгресса (Москва, 24-28 мая 2005 г.). - М.: Современные тетради, 2005.- Т 3. - С. 474-475.
- Зейферт Д.В., Прохоров К.А., Ганиев Р.И., Шарафутдинова В.Р., Мирхайдарова Л.М., Романенко У.В., Крученков А.В., Яхин А.А., Исламгулова Г.Ф., Азнабаева Э.Р., Митченкова А.А. Влияние антропогенных факторов на экосистемы природного парка Зилим. Воздействие выпаса скота // Уралэкология. Природные ресурсы - 2005. - Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Уфа-Москва, 2005. - С. 165-166.
- Зейферт Д.В., Пестряев А.Н., Клявлин М.С.. Специфика учета промышленных выбросов в атмосферу применительно к современным реалиям российской промышленности // Экология и жизнь: Сборник статей XIII Международной научно-практической конференции. - Пенза, 2007. - С. 99-102.
- Зейферт Д.В. Экологическая специфика механизма воздействия антропогенной деятельности на окружающую среду // Технология, автоматизация, оборудование и экология промышленных предприятий: материалы конференции. - Уфа: изд-во УГНТУ, 2008. ЦС. 280-284.
- Зейферт Д.В. Кобцев Е.В. Пространственно-временное биотопическое распределение кустарниковой улитки Bradybaena fruticum // Тезисы докладов. Второй Всероссийской конференции Биогеография почв. М., 2009. ЦС. 32-33.
- Зейферт Д.В., Митченкова А.А., Попкова К.И. Вариабельность параметров фитотоксичности стоков нефтехимического завода различных производств при различных условиях разбавления // Актуальные проблемы теоретической и прикладной биохимии. Российская конференция, посвященная 80-летию со дня рождения Р.И. Лившица. - Челябинск, 2009. - С. 220-223.
- Зейферт Д.В. Кобцев Е.В. Климатическая селекция фенетической структуры наземной улитки Bradybaena fruticum (Mll.) // Экология, эволюция и систематика животных: Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. - Рязань: НП Голос губернии, 2009. - С. 81-82.
- Зейферт Д.В. Перспективы фитоиндикации поверхностных вод и сточных вод промышленных предприятий с использованием кресс-салата (Lepidium sativum) // Современные проблемы биомониторинга и биоиндикации. Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием.- Киров: ООО Лобань, 2010. - Ч. 1. - С. 171-173.
- Зейферт Д.В., Габбасов Т.М, Саляхова Л.П., Сайкина Т.И., Гареева Е.Ф., Габбасова Д.Т., Васильева В.А., Бибакова О.В. Перспективы использования показателей сточных вод в экологическом мониторинге // Инновации в медицине - решение проблем охраны здоровья нефтехимиков. Уфа: Гилем, 2010. - С. 215-220.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии