Продолжение таблицы 2.4

Порода дерева	Биопока-затель	Площадки	Mo	Me	± m	δ	V, %	R	n
Берёза	Масса прироста, г	МГТУ им. Носова	0,95	1,35	1,44 ± 0,05	0,60	41,55	3,90	170
		ДК им. Ромазана	1,10	1,41	1,51 ± 0,04	0,52	34,52	2,61	200
		Курортная поликл.	1,20	1,40	1,50 ± 0,04	0,54	35,80	3,03	200
		Якты-Куль (фоновая)	1,20	1,20	1,32 ± 0,03	0,46	34,82	2,48	200
	Длина листьев, см	МГТУ им. Носова	5,80	5,60	5,63 ± 0,08	1,37	24,35	8,40	272
		ДК им. Ромазана	4,80	5,00	5,06 ± 0,06	1,15	22,71	6,60	320
		Курортная поликл.	4,00	5,10	5,29 ± 0,08	1,38	26,17	6,70	320
		Якты-Куль (фоновая)	5,40	4,90	5,06 ± 0,07	1,20	23,75	5,70	320
	Ширина листьев, см	МГТУ им. Носова	5,00	4,50	4,34 ± 0,07	1,16	26,67	6,10	272
		ДК им. Ромазана	3,80	3,70	3,78 ± 0,05	0,85	22,47	4,80	320
		Курортная поликл.	2,60 3,20	3,90	3,93 ± 0,06	1,15	29,19	5,30	320
		Якты-Куль (фоновая)	3,50	3,75	3,87 ± 0,06	1,09	28,32	5,10	320
	Масса листьев, г	МГТУ им. Носова	0,80	1,03	1,14 ± 0,04	0,52	45,44	3,40	170
		ДК им. Ромазана	1,20	1,05	1,13 ± 0,03	0,43	37,74	2,70	200
		Курортная поликл.	1,28	1,11	1,17 ± 0,03	0,43	36,47	2,50	200
		Якты-Куль (фоновая)	0,80	0,94	1,02 ± 0,03	0,37	36,34	2,00	200
Лиственница	Годичный прирост, см	ДК им. Ромазана	8,30 9,20	10,75	11,30 ± 0,30	3,50	30,70	13,30	120
		Курортная поликл.	12,10 13,10 14,90	14,10	14,30 ± 0,50	3,50	24,30	15,40	60
		Ост. Энгельса	12,70	12,50	12,00 ± 0,40	2,20	18,40	8,10	30
		Якты-Куль (фоновая)	14,80	10,30	10,70 ± 0,20	3,30	30,40	16,30	200

*Mo – мода значений статистического ряда;

*Me – медиана значений статистического ряда;

– среднее значение статистического ряда;

*m – систематическая погрешность;

*δ – среднее квадратическое отклонение;

*V – коэффициент варьирования;

*R – размах варьирования;

*n – количество образцов

Величина годичного прироста веток сосны обыкновенной составила 3,6 см (2005 г.), 7,3 см (2012 г.), 8,0 см (2013 г.) по с равнению с величиной 2002 г., 2,5 см (площадка "ост. Химчистка. Северный переход"). Наблюдается уверенная положительная динамика значений биопоказателя за период 2000-2013 гг., что говорит об улучшении экологической ситуации в г. Магнитогорске.

Данные 2013 г. биопоказателя – годичный прирост веток сосны обыкновенной, берёзы пушистой и лиственницы сибирской характеризуются следующими величинами среднего арифметического: 8,0÷9,2 см, 11,6÷13,6 см, 11,3÷14,3 см соответственно.

Наибольший прирост характерен для берёзы пушистой, что объясняется двумя важнейшими причинами. Во-первых, берёза характеризуется наибольшей интенсивностью фотосинтеза [8] и, как следствие этого, наибольшей скоростью роста. Во-вторых, берёза является устойчивой к действию щелочного аэрозоля в силу наличия защитного механизма, – способности ежегодно обновлять листву.

Наибольшие величины годичного прироста веток сосны обыкновенной наблюдаются на площадке "МГТУ им. Г.И. Носова" (9,2 см); наименьшие же характерны для площадки "ост. Химчистка. Северный переход" (8,0 см). Подобное пространственное распределение объясняется наибольшей близостью площадки "ост. Химчистка. Северный переход" к одному из основных источников щелочного аэрозоля – цементному заводу г. Магнитогорска.

Аналогичное распределение подтверждается пространственным распределением значений медианы для этих же площадок. В то же время пространственное распределение моды несколько иное: наименьшее значение показателя также характерно для площадки "ост. Химчистка. Северный переход" (6,30 см), а наибольшее – для площадок "МГТУ им. Г.И. Носова" и "ДК им. Ромазана" (8,30 см и 8,20 см соответственно). Разница значений составляет 0,1 см, что находится в пределах систематической погрешности.

Таким образом, однозначно наименьшие значения всех статистических показателей на площадке "ост. Химчистка. Северный переход" указывают на одинаковый характер пространственного распределения биопоказателя и объясняются пагубным действием известково-доломитового аэрозоля на вечнозелёные хвойные породы деревьев.

Небольшие значения показателя фоновой территории объясняются экцессным пробоотбором, а именно большой высотой кроны и наличием по возрасту деградирующих нижних веток, располагающихся в пределах досягаемости для исследователя.

Наибольшее варьирование характерно для значений фоновой территории (лесхоз), т.к. здесь представлены наиболее разнородные условия произрастания деревьев.

Пространственное распределение величин годичного прироста веток берёзы пушистой следующее: наименьшее значение характерно для площадки "МГТУ им. Г.И. Носова" (11,57 см), наибольшее – для площадки "ДК им. Ромазана" (13,64 см), а значения, наблюдаемые на площадке "Курортная поликлиника" и на фоновой территории (сопка Якты-Куль), занимают промежуточное положение (11,72 см и 11,44 см соответственно). Аналогичное пространственное распределение наблюдается для значений моды и медианы биопоказателя.

Наибольшее варьирование значений характерно для площадки "МГТУ им. Г.И. Носова", наименьшее – для фоновой территории (сопка Якты-Куль), что соответственно объясняется наибольшим разнообразием условий произрастания вблизи МГТУ им. Г.И. Носова и наиболее однородными условиями произрастания на фоновой площадке (сопка Якты-Куль). Этот же вывод подтверждается значениями среднеквадратического отклонения биопоказателя.

Также в работе оценивали величину годичного прироста веток лиственницы сибирской. Были получены следующие результаты (таблица 2.4). Наименьшие значения (11,3 см) годичного прироста веток лиственницы сибирской в черте города наблюдаются на площадке (ДК им. Ромазана), располагающейся в наибольшей близости от основных источников щелочной пыли, наибольшие значения показателя (14,30 см) – на наиболее удалённой площадке (Курортная поликлиника).

Были исследованы лиственницы с приблизительно одинаковым возрастом, для которых наблюдается закономерное увеличение годичного прироста веток по мере удаления от одного из основных источников щелочного аэрозоля, цемзавода г. Магнитогорска.

Величины годичного прироста веток лиственницы сибирской в пределах городской территории в 2013 г. выше по сравнению с величинами этого показателя (10,70 см) фоновой территории (сопка Якты-Куль). Это может быть обусловлено следующими причинами: фоновая площадка, на которой проводился пробоотбор, располагается на пологом склоне сопки вблизи каменистых россыпей, следовательно, она хорошо дренируется; возможен уход за лесопосадками в пределах городской территории в рамках программы по благоустройству города.

Некоторую чувствительность годичного прироста веток лиственницы сибирской к действию щелочного аэрозоля можно объяснить за счёт небольшой скорости роста этой породы деревьев.

В городах с чёрной металлургией и производством стройматериалов в пределах области распространения щелочного аэрозоля не рекомендуется сажать сосну обыкновенную. Берёза пушистая рекомендуется для озеленения урбосистем с чёрной металлургией, в т.ч. территорий в пределах зоны распространения щелочного аэрозоля. По визуальным наблюдениям лиственница сибирская имеет полное охвоение веток и также может быть рекомендована для озеленения урбанизированных территорий в пределах зон распространения щелочного аэрозоля.

Использование пород деревьев, устойчивых к действию атмосферных примесей, позволит лесопосадкам осуществлять экологическое функционирование должным образом и активно оздоравливать городскую среду.

Также исследовались показатели: масса прироста, масса хвои или листьев прироста, количество хвои или листьев прироста веток сосны обыкновенной и берёзы пушистой, а также длину и ширину листьев берёзы пушистой.

Пространственное распределение биопоказателей – масса прироста и масса хвои прироста веток сосны обыкновенной носит одинаковый характер. Наименьшие значения исследуемых биопоказателей наблюдаются на площадке "ост. Химчистка. Северный переход", а наибольшие – на площадке "ДК им. Ромазана". Пространственное распределение количества хвои прироста носит несколько иной характер: наименьшие значения показателя (97,35 шт.) характерны для площадки "МГТУ им. Г.И. Носова", наибольшие (144,70 шт.) для площадки "ДК им. Ромазана". Значения на площадке "ост. Химчистка. Северный переход" занимают промежуточное положение (108,36 шт.), но ближе к значениям показателя на площадке "МГТУ им. Г.И. Носова".

Подобное распределение говорит о том, что количество хвои прироста и величина массы прироста хуже коррелируют между собой, чем масса и длина прироста.

По нашим данным пара "количество хвоинок прироста – длина прироста" характеризуется несколько меньшими коэффициентами корреляции по сравнению с корреляцией в парах "количество хвои – масса прироста" и "количество хвои – масса хвои". Это, возможно, объясняется менее тесной связью апикального роста и количества биомассы. Предположительно, в этом случае большую роль начинает играть латеральный рост. Данный вопрос нуждается в дальнейших исследованиях.

Состояние габитуса берёзы пушистой оценивали по показателям: масса прироста, масса листьев прироста, а также длина и ширина листьев берёзы пушистой. Наименьшая масса прироста веток берёзы пушистой (1,44 г) характерна для площадки "МГТУ им. Г.И. Носова", наибольшая (1,51 г и 1,50 г соответственно) – для площадок "ДК им. Ромазана" и "Курортная поликлиника".

Величины годичного прироста веток берёзы пушистой в пределах г. Магнитогорска (11,57 см на площадке "МГТУ им. Г.И. Носова") сопоставимы с величинами биопоказателя (11,44 см) фоновой территории (сопка Якты-Куль), что говорит об устойчивости берёзы пушистой к действию щелочного аэрозоля. Однако различия между средними значениями минимальны.

Наибольшие длина и ширина листьев годичного прироста веток берёзы пушистой (5,63 см и 4,34 см соответственно) характерны для площадки "МГТУ им. Г.И. Носова". Предположительно, что этот массив наиболее удалён от оживлённой автомагистрали по сравнению с деревьями на площадке "ДК им. Ромазана" (5,06 см и 3,78 см соответственно). Аналогичное пространственное распределение характерно для ширины листьев годичного прироста веток берёзы пушистой.

Единой закономерности динамики исследуемого показателя в зависимости от удаления от источника щелочного аэрозоля не наблюдается. Возможно, некоторая разница в средних значениях показателя обусловлена разной густотой древостоя.

Рисунок 2.1 – График корреляционной зависимости длины прироста от

массы прироста веток сосны обыкновенной

Из графика 2.1 и таблицы 2.4 видно, что величины годичного прироста веток сосны обыкновенной фоновых территорий заметно ниже по сравнению с величинами, наблюдаемыми на площадках, расположенных в пределах городской территории, что можно объяснить разной густотой древостоя. Также небольшие значения показателя фоновой территории можно объяснить экцессным пробоотбором, а именно большой высотой кроны и наличием по возрасту деградирующих нижних веток, располагающихся в пределах досягаемости для исследователя.

Рисунок 2.2 – График корреляционной зависимости длины прироста от

количества хвои прироста веток сосны обыкновенной

Рисунок 2.3 – График корреляционной зависимости массы прироста от

количества хвои прироста веток сосны обыкновенной

Согласно графику 2.2 r²= 0,78, что указывает на большую зависимость биомассы от апикального роста, чем от латерального роста веток сосны обыкновенной.

Рисунок 2.4 – График корреляционной зависимости массы хвои прироста

от количества хвои прироста веток сосны обыкновенной

По данным графиков 2.2-2.4 можно сделать вывод о том, что длина годичного прироста и количество хвои годичного прироста веток сосны обыкновенной коррелируют между собой хуже, чем пары "количество хвои – масса прироста" и "количество хвои – масса хвои".

Рисунок 2.5 – График корреляционной зависимости длины листьев от

ширины листьев берёзы пушистой

Рисунок 2.6 – Диаграмма корреляционной зависимости совокупной длины

листьев от совокупной массы листьев берёзы пушистой

Рисунок 2.7 – Диаграмма корреляционной зависимости совокупной

ширины листьев от совокупной массы листьев берёзы пушистой

Согласно данным диаграмм 2.6 и 2.7 значение коэффициента корреляции в паре "совокупная длина листьев – совокупная масса" (0,95) превышает значение для пары "совокупная ширина листьев – совокупная масса листьев" (0,68), поэтому можно говорить о том, что увеличение количества биомассы тесно связано с апикальным ростом, в то время, как латеральный рост играет меньшую роль.

Рисунок 2.8 – Диаграмма корреляционной зависимости совокупного

количества листьев от совокупной массы листьев берёзы пушистой

Анализируя диаграммы 2.6-2.8, можно сделать вывод о том, что измерение длины листьев годичного прироста веток наилучшим образом подходит для целей биоиндикации, а также позволяет пренебречь лабораторными измерениями массы таким образом сохраняя биомассу растений.

Рисунок 2.9 – Диаграмма корреляционной зависимости длины прироста от

значений pH снега сосны обыкновенной

Рисунок 2.10 – Диаграмма корреляционной зависимости длины прироста

от значений pH снега берёзы пушистой

Рисунок 2.11 – Диаграмма корреляционной зависимости длины прироста

от значений pH снега лиственницы сибирской

Согласно данным диаграмм 2.9-2.11 можно утверждать, что все деревья проявляют чувствительность к изменению значений pH снежного покрова.

1. ВЫВОДЫ

• Пространственное распределение величин годичного прироста веток сосны обыкновенной следующее: наименьшие значения всех статистических показателей наблюдаются на площадке "ост. Химчистка. Северный переход". Это объясняется губительным воздействием щелочного аэрозоля на вечнозелёные породы деревьев, а также близостью к одному из основных источников щелочного аэрозоля – цементному заводу г. Магнитогорска.

Наибольшее варьирование значений показателя характерно для значений фоновой территории (лесхоз), т.к. на исследуемой территории представлены наиболее разнородные условия произрастания.

Пространственное распределение биопоказателей – масса прироста и масса хвои прироста веток сосны обыкновенной носит одинаковый характер: наименьшие значения исследуемых биопоказателей наблюдаются на площадке "ост. Химчистка. Северный переход", а наибольшие – на площадке "ДК им. Ромазана".

Пространственное распределение количества хвои прироста носит несколько иной характер: наименьшие значения показателя характерны для площадки "МГТУ им. Г.И. Носова", наибольшие – для площадки "ДК им. Ромазана", поэтому можно говорить о том, что количество хвои прироста и величина массы прироста коррелируют между собой хуже, чем масса и длина прироста.

Пространственное распределение величин годичного прироста веток берёзы пушистой следующее: наименьшее значение биопоказателя характерно для площадки "МГТУ им. Г.И. Носова", наибольшее – для площадки "ДК им. Ромазана". Значения, наблюдаемые на площадке "Курортная поликлиника" и в пределах фоновой территории (сопка Якты-Куль), занимают промежуточное положение.

Наибольшее варьирование значений наблюдается для площадки "МГТУ им. Г.И. Носова", а наименьшее – для фоновой территории (сопка Якты-Куль), что объясняется различиями в разнообразии условий произрастания.

Также в работе были исследованы лиственницы с приблизительно одинаковым возрастом, для которых наблюдается закономерное увеличение годичного прироста веток по мере удаления от одного из основных источников щелочного аэрозоля – цементного завода г. Магнитогорска.

Пространственное распределение величин годичного прироста веток лиственницы сибирской следующее: в черте города наименьшие значения биопоказателя характерны для площадки "ДК им. Ромазана", наибольшие значения – на площадке (Курортная поликлиника), наиболее удалённой от основных источников известково-доломитовой пыли.

Величины годичного прироста веток лиственницы сибирской в пределах фоновой территории (сопка Якты-Куль) ниже величин на площадках в пределах городской территории в 2013 г.

• Показателями, наиболее чувствительными к действию щелочного аэрозоля, являются: годичный прирост веток сосны обыкновенной, берёзы пушистой и лиственницы сибирской, количество хвои прироста сосны обыкновенной. Эти показатели могут быть использованы в целях проведения биоиндикации загрязнения атмосферного воздуха с помощью высших растений.

Наибольшие величины годичного прироста веток сосны обыкновенной характерны для площадки "МГТУ им. Г.И. Носова" (9,2 см), наименьшие – для площадки "ост. Химчистка. Северный переход" (8,0 см). Аналогичное пространственное распределение характерно для значений медианы этих же площадок.

Таким образом, наименьшие значения статистических показателей, характерные для площадки "ост. Химчистка. Северный переход", могут быть объяснены губительным действием щелочного аэрозоля на вечнозелёные хвойные породы деревьев.

Наибольшие величины годичного прироста характерны для веток берёзы пушистой, что объясняется особенностями этой породы деревьев: наибольшей интенсивностью фотосинтеза (и, соответственно, наибольшей скоростью роста), а также способностью сбрасывать листву ежегодно.

Наибольшие значения величин годичного прироста веток берёзы пушистой наблюдаются на площадке "ДК им. Ромазана" (13,64 см), наименьшие – на площадке "МГТУ им. Г.И. Носова" (11,57 см). Аналогичное пространственное распределение присуще и для значений моды и медианы биопоказателя.

Наибольшие значения величины годичного прироста веток лиственницы сибирской в пределах городской территории наблюдаются на площадке "Курортная поликлиника" (14,30 см), наименьшие – на площадке "ДК им. Ромазана", которая расположена в наибольшей близости от основных источников щелочной пыли и подвержена влиянию выбросов цемзавода г. Магнитогорска и неорганизованных выбросов доменного цеха ОАО «ММК».

Некоторую чувствительность годичного прироста веток лиственницы сибирской к действию щелочного аэрозоля можно объяснить за счёт небольшой скорости роста этой породы деревьев.

Пространственное распределение биопоказателей – масса прироста и масса хвои прироста веток сосны обыкновенной носит одинаковый характер. Наименьшие значения исследуемых биопоказателей наблюдаются на площадке "ост. Химчистка. Северный переход" (3,84 г и 2,32 г соответственно), а наибольшие – на площадке "ДК им. Ромазана" (5,30 г и 4,34 г соответственно). Пространственное распределение количества хвои прироста носит несколько иной характер: наименьшие значения показателя (97,35 шт.) характерны для площадки "МГТУ им. Г.И. Носова", наибольшие (144,70 шт.) – для площадки "ДК им. Ромазана".

В паре показателей "количество хвоинок прироста – длина прироста" r²= 0,78, что меньше значений коэффициента корреляции в парах "количество хвои – масса прироста" и "количество хвои – масса хвои" (0,95 и 0,94 соответственно). Это указывает на более тесную связь латерального роста и количества биомассы.

Наибольшие значения длины листьев годичного прироста веток берёзы пушистой характерны для площадки "МГТУ им. Г.И. Носова" (5,63 см), наименьшие значения – для площадки "ДК им. Ромазана" (5,06 см). Подобное пространственное распределение характерно для ширины листьев годичного прироста веток берёзы пушистой (наибольшие значения – на площадке "МГТУ им. Г.И. Носова" (4,34 см), наименьшие – на площадке "ДК им. Ромазана" (3,78 см), что может быть связано с наибольшей удалённостью от оживлённой автомагистрали по сравнению с деревьями на площадке "ДК им. Ромазана").

• Сосна обыкновенная является наиболее чувствительной к негативному действию известково-доломитовой пыли породой деревьев по нескольким причинам:

• Во-первых, поскольку хвоя вечнозелёных форм деревьев не возобновляется, то, однажды сбросив её, растения деградируют и погибают.

• Во-вторых, согласно пространственному распределению биопоказателей – масса прироста и масса хвои прироста веток сосны обыкновенной наименьшие значения исследуемых биопоказателей наблюдаются на площадке "ост. Химчистка. Северный переход", находящейся в наибольшей близости к одному из основных источников щелочного аэрозоля, цемзаводу г. Магнитогорска.

В городах с чёрной металлургией и производством стройматериалов в пределах области распространения щелочного аэрозоля сосну обыкновенную сажать не рекомендуется.

Устойчивыми к действию известково-доломитовой пыли являются быстрорастущие листопадные породы деревьев и кустарников. Берёза пушистая является листопадной породой деревьев, поэтому она устойчива к действию щелочного аэрозоля в силу наличия защитного механизма – способности ежегодно обновлять листву. Берёза пушистая рекомендуется для озеленения урбосистем с чёрной металлургией, в т.ч. территорий в пределах зоны распространения щелочного аэрозоля.

Величины годичного прироста веток берёзы пушистой в черте г. Магнитогорска (11,57 см на площадке "МГТУ им. Г.И. Носова") сопоставимы с величинами биопоказателя (11,44 см) фоновой территории (сопка Якты-Куль). Это подтверждает утверждение об устойчивости берёзы пушистой к действию щелочного аэрозоля.

Лиственница сибирская по визуальным наблюдениям имеет полное охвоение веток и также может быть рекомендована для озеленения урбанизированных территорий в пределах зон распространения щелочного аэрозоля.

В 2013 г. величины биопоказателя – годичный прирост веток лиственницы сибирской в пределах городской территории выше по сравнению с величинами этого показателя (10,70 см) фоновой территории (сопка Якты-Куль), что может быть обусловлено тем, что фоновая площадка, на которой проводился пробоотбор, располагается на пологом склоне сопки вблизи каменистых россыпей, следовательно, она хорошо дренируется. Также возможен уход за лесопосадками в пределах городской территории в рамках программы по благоустройству города.

Использование пород деревьев, устойчивых к действию атмосферных примесей, позволит лесопосадкам осуществлять экологическое функционирование должным образом и активно оздоравливать городскую среду.

Фото 1 – Апикальное охвоение сосны обыкновенной под действием

известково-доломитовой пыли (г. Магнитогорск)

Фото 2 – Берёза пушистая под действием известково-доломитовой пыли

(г. Магнитогорск)

Фото 3 – Лиственница сибирская под действием известково-доломитовой

пыли (г. Магнитогорск)

Фото 4 – Лиственница сибирская в пределах фоновой территории

(Якты-Куль)