Устойчивость древесных растений в урбоэкосистемах северных территорий ( на примере г. Братска Иркутской области ) 03. 02. 08 Экология (биология)
| Вид материала | Автореферат диссертации |
- Итоги интродукции древесных растений североамериканской флоры в челябинской области, 373.53kb.
- Правительство иркутской области постановление от 20 декабря 2010 г. N 336-пп о "молодежном, 265.21kb.
- Положение о «молодежном правительстве» Иркутской области Глава Общие положения, 166.23kb.
- Шинкоренко Надежда Игоревна (судья 1 категории по боулингу). Помощь в организации осуществляет, 76.75kb.
- Программа курса Методика организации курса \"Экология Тамбовской области\", 78.43kb.
- Департамент образования г. Братска муниципальное общеобразовательное учреждение лицей, 1002.75kb.
- Департамент образования г. Братска муниципальное общеобразовательное учреждение лицей, 738.03kb.
- Удк 331. 55 (571. 53) Детерминанты внутренней миграции населения (на примере Иркутской, 515.63kb.
- Закон иркутской области, 66.97kb.
- Планирование работы ксп города Братска; контрольная деятельность ксп города Братска;, 173.59kb.
Таблица 1 – Средние таксационные показатели древесных растений на ВП в градиенте загрязнений от промышленных предприятий
| №ПП | L*, км | Состав | А, лет | Средние | Класс бонитета | Полнота | Ср. балл состояния | Рельеф | |
| H, м | D, см | ||||||||
| 1 | 1 | 3Б3С2Т1Л1Ос | 66 | 13,6 | 14,2 | IV | 0,3 | 3,27 | равнина |
| 2 | 3 | 3Б3Ос2Т1Л1С | 64 | 16,0 | 15,0 | IV | 0,5 | 3,12 | равнина |
| 3 | 5 | 3С2Б2Л2Ос1Т | 90 | 17,5 | 18,3 | IV | 0,4 | 2,98 | равнина |
| Примечание:*- здесь и далее расстояние от источников загрязнения; А – возраст, Н – высота, D – диаметр. |
Таблица 2 – Реальная и потенциальная поглотительная способность древесных растений вблизи промышленных предприятий Братска
| Вид растений | Потенциальное* | Реальное | ||
| г/кг | г/м2 | г/кг | г/м2 | |
| Populus balsamifera L. | 0,487 | 0,056 | 0,412 | 0,024 |
| Populus lavrifolia Lеdеb. | 0,461 | 0,046 | 0,306 | 0,020 |
| Populus tremula L. | 0,418 | 0,038 | 0,295 | 0,200 |
| Betula pendula Roth. | 0,652 | 0,071 | 0,334 | 0,200 |
| Betula pubescens Ehrh. | 1,405 | 0,105 | 0,510 | 0,039 |
| Larix sibirica Lеdеb. | 0,875 | - | 0,486 | - |
| Pinus sylvestris L. | 0,362 | - | 0,265 | - |
| Примечание: * - по данным Илькуна Г.М.. |
Результаты проведенных исследований показали, что наибольшая потенциальная газопоглотительная способность древесных растений наблюдается вблизи БрАЗа у Betula pubescens, Larix sibirica и Betula pendula. Показано также, что наибольшая реальная газопоглотительная способность выше у Betula pubescens; Larix sibirica. и Populus balsamifera. Потенциальная газопоглотительная способность у березы пушистой в 3 раза выше, чем у тополей и сосны обыкновенной, у лиственницы сибирской в 2 раза и березы повислой примерно в 1,5 раза соответственно. Кроме этого, полученные данные свидетельствуют о том, что газопоглотительная способность путем адсорбции фтора на поверхности хвои и листьев у всех испытанных видов близка по величине и составляет от 0,36 до 0,65 г/кг абсолютно сухого веса. Исключение составляют хвоя лиственницы, отличающаяся более развитой поверхностью и листья березы пушистой, формирующие на своей поверхности опушение, что значительно увеличивает адсорбционную поверхность. Результаты исследования осаждения пыли на хвое и листьях древесных растений показали, что наиболее высокой пылеулавливающей способностью обладают Populus balsamifera, Populus lavrifolia, что возможно связано с липкой поверхностью листовой пластинки тополя и с большей устойчивостью данных видов.
Таблица 3 – Потенциальная газопоглотительная способность древесных растений в зависимости от массы листьев на 1 га, кг (фтор) / т абсолютно сухого веса листьев
| Вид растения | Масса листьев, т | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Populus balsamifera L. | 0,49/13 | 0,98/26 | 1,47/39 | 1,96/52 |
| Populus lavrifolia Lеdеb. | 0,46/- | 0,92/- | 1,38/- | 1,84/- |
| Populus tremula L. | 0,42/25 | 0,84/50 | 1,26/75 | 1,68/100 |
| Betula pendula Roth. | 0,65/35 | 1,30/70 | 1,95/105 | 2,60/140 |
| Betula pubescens Ehrh. | 1,40/68 | 2,80/136 | 4,20/204 | 5,60/272 |
| Larix sibirica Lеdеb. | 0,88/83 | 1,76/166 | 2,64/249 | 3,52/332 |
| Pinus sylvestris L. | 0,36/28 | 0,72/56 | 1,08/84 | 1,44/112 |
| Примечание: в числителе –кг (фтор)/ т (а.с.м. листьев)/га , в знаменателе – количество деревьев содержащих необходимое количество листьев; - : не определялось |
Также высокую способность к седиментации пыли показали Populus tremula, Betula pendula и Betula pubescens. Наименьшая пылеосаждающая способность у хвойных пород деревьев (Larix sibirica, Pinus sylvestris). Таким образом, санитарно-гигиенические функции в зоне действия промышленных предприятий выполняют виды, образующие следующий ряд убывания: Populus balsamifera > Populus lavrifolia > Populus tremula > Betula pendula > Betula pubescens > Larix sibirica > Pinus sylvestris.
Раздел 5.3. Особенности накопления загрязняющих веществ в ассимиляционных органах древесных растений. Избирательность в накоплении химических элементов древесной растительности в Братске (в сравнении с контролем) характеризуют коэффициенты концентрации (Кс) для различных пород (рис. 8).
Рисунок 8 – Коэффициенты концентрации в хвое и листьях древесных растений
Как видно из рисунка 8, древесные растения урбоэкосистемы Братска по сравнению с деревьями, произрастающими в контроле, в среднем аккумулируют большинство обнаруженных элементов. Интенсивно накапливаются всеми видами городских деревьев олово, молибден, хром, свинец, титан, ванадий. На основании полученных спектров коэффициентов (Кс) и ранжировании данных по категории состояния древесной растительности были рассчитаны суммарные показатели концентрации и деконцентрации. Общие закономерности видовой специфики накопления химических элементов древесными растениями представлены коэффициентами биологического накопления (КБН1 и КБН2). Анализ полученных данных по КБН1 и КБН2 показал, что степень накопления тяжелых металлов древесными растениями выше, чем в контроле. Полученные результаты позволили выявить биогеохимическую активность (БХА), которая позволяет судить об общей способности деревьев к концентрации химических веществ за счет их извлечения из почв, при этом растения способны накапливать как катионогенные, так и анионогенные элементы. Согласно полученным данным, коэффициент БХА в среднем образует следующий убывающий ряд интенсивности накопления химических веществ различными видами древесных растений: береза повислая < тополь бальзамический < береза пушистая < лиственница сибирская < сосна обыкновенная < осина. Наиболее активными видами в биогенной миграции химических элементов являются осина, сосна и лиственница сибирская.
Раздел 5.4. Структура сквозистости древесных растений. Санитарно-гигиенические функции древесной растительности оценивались по таким критериям состояния отдельных деревьев, как сквозистость кроны и дефолиация. Результаты исследований состояния древесных растений по классам сквозистости представлены на рисунке 9.
Рисунок 9 – Распределение классов сквозистости крон древесной растительности (доля стволов,%) и дефолиации (в %)
Из рисунка 9 видно, что на долю первых трех классов сквозистости крон приходится наибольшее количество деревьев от общего числа стволов. Следует отметить, что на расстоянии более 20 км от промышленных предприятий происходит уменьшение сквозистости крон: в число преобладающих входит третий класс (41 - 60%). Кроме этого, на значительном протяжении в северо-восточном направлении от промышленных предприятий наблюдается наличие деревьев, соответствующих четвертому и пятому классу сквозистости (61 - 80, 81 - 100%), что обусловлено продолжительностью и интенсивностью техногенной нагрузки, что, в свою очередь, приводит к снижению устойчивости древесных растений и, как следствие, к суховершинности или полной дефолиации ассимиляционных органов.
Раздел 5.5. Особенности распределения влаги в прикамбиальном слое древесных растений. Зависимость влажности прикамбиального слоя древесных растений (далее W%) от категории состояния в зоне влияния промышленных предприятий Братска (рис.10) можно описать следующим уравнением:
, (1)где W- влажность в прикамбиальном слое на высоте 1,3 м при t=250C и относительной влажности воздуха 65 %.; В - балл категории состояния.
Рисунок 10 – Зависимость влажности прикамбиального слоя древесных растений от категории состояния в городе (зоне влияния промышленных предприятий) и в контроле
Зависимость влажности прикамбиального слоя древесных растений от категории состояния в контроле можно описать следующим уравнением:
, (2)где W- влажность в прикамбиальном слое на высоте 1,3 м при t=250C и относительной влажности воздуха 65 %; B - балл состояния.
Установлено, что влажность прикамбиального слоя является одним из важнейших индикаторов устойчивости древесной растительности, которая изменяется в зависимости от степени ее развития, функционального состояния и удаленности промышленных предприятий.
Раздел 5.6. Особенности распределения показателей состояния древесных растений. Результаты исследований по частоте встречаемости заболеваемости древесных растений представлены в таблице 4 и на рисунке 11. Из рисунка 11 видно, что показатели заболеваемости древесных растений и их интенсивность поражения уменьшаются по мере удаления от промышленных предприятий.
Таблица 4 – Фитосанитарное состояние древесных растений
| Вид растений | Без видимых повреждений (доля стволов, %) | Степень поражения растений болезнями и вредителями, % | ||||||
| Рак | Стволовые гнили | Насекомые-фитофаги | Усыхание ветвей | Пятнистость | Мучнистая роса | Ржавчина листьев и хвои | ||
| Город | ||||||||
| Pinus sylvestris | 40,60 | 41,00 | 10,20 | 0,00 | 5,40 | 0,00 | 0,00 | 2,80 |
| Larix sibirica | 49,80 | 8,50 | 7,00 | 0,00 | 32,50 | 0,00 | 0,00 | 2,20 |
| Betula pendula | 50,50 | 10,60 | 10,80 | 4,80 | 16,00 | 4,70 | 1,80 | 0,80 |
| Betula pubescens | 50,00 | 12,00 | 10,00 | 7,40 | 15,20 | 3,80 | 1,60 | 0,00 |
| Populus tremula | 54,50 | 8,80 | 13,90 | 1,30 | 10,00 | 11,50 | 0,00 | 0,00 |
| Populus balsamifera | 52,10 | 18,60 | 15,00 | 4,60 | 5,40 | 2,20 | 1,00 | 1,10 |
| Контроль | ||||||||
| Pinus sylvestris | 71,20 | 8,70 | 4,80 | 2,20 | 7,60 | 0,00 | 0,00 | 5,50 |
| Larix sibirica | 72,80 | 3,10 | 0,00 | 7,50 | 12,80 | 0,00 | 0,00 | 3,80 |
| Betula pendula | 73,00 | 2,30 | 4,80 | 6,70 | 11,30 | 1,40 | 0,50 | 0,00 |
| Betula pubescens | 73,00 | 3,80 | 4,20 | 9,00 | 10,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 |
| Populus tremula | 74,50 | 1,10 | 3,00 | 10,70 | 9,40 | 1,30 | 0,00 | 0,00 |
| Populus balsamifera | 79,60 | 0,60 | 1,20 | 17,10 | 1,10 | 0,00 | 0,40 | 0,00 |
Рисунок 11 – Распределение показателей заболеваемости древесных растений
Наибольший вред древесной растительности наносят раковые, гнилевые и некрозные болезни. Фитосанитарное состояние древесной растительности города оценивается ниже удовлетворительного, более 50% деревьев в той или иной степени повреждены. На основании соотношения числа стволов, пораженных различными болезнями и вредителями, и учета числа деревьев без видимых повреждений был составлен следующий возрастающий ряд устойчивости: сосна обыкновенная> лиственница сибирская> береза пушистая> береза повислая> тополь бальзамический> осина. Все отмеченные выше показатели заболеваемости и фитопатологии проявляются в таком комплексном показателе, как сквозистость крон.
Раздел 5.7 Факторы риска угнетения древесных растений урбоэкосистемы. Выявлены основные факторы, влияющие на состояние древесной растительности в условиях урбоэкосистемы (рис.12). В условиях урбоэкосистемы Братска древесные растения находятся одновременно под влиянием комплекса негативных, снижающих их устойчивость факторов.
Рисунок 12 – Факторы риска, влияющие на экологическое состояние древесных растений урбоэкосистемы
Раздел 5.8. Комплексная оценка экологического состояния древесных растений по интегральному показателю устойчивости. Использование квалиметрических шкал и знание весовых коэффициентов различных параметров урбоэкосистемы позволили выделить сводный показатель устойчивости древесных растений, который вычисляется по следующей формуле:
(3)где u - нормированные значения показателей; v - весовые коэффициенты.
Величина интегрального показателя устойчивости древесных растений изменяется от 0 до 1. Чем выше значение показателя U, тем хуже экологическое состояние древесной растительности. На основании показателя U выделены 5 классов устойчивости древесных растений (рис.13).
Рисунок 13 – Карта-схема распределения древесной растительности Братска по показателю устойчивости
В среднем для городской территории значения показателя U для класса скрытого снижения устойчивости составляют 0,297, класса среднего снижения устойчивости – 0,548, класса сильного и очень сильного снижения устойчивости – 0,739, класса экстремального снижения устойчивости – 0,925. Класс оптимального значения устойчивости в контроле в среднем составил 0,137. Проведенная многокритериальная оценка на основе комплексного интегрального показателя устойчивости дает возможность использовать полученную информацию о функциональном состоянии исследуемых объектов с целью принятия мер по улучшению экологической обстановки в урбоэкосистеме.