Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Биологический контроль качества окружающей среды. Монография

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
07.09.2026
Размер:
2 Мб
Скачать
21
последствий антропогенного воздействия на состояние живого организма оказываются узко специализированными и пригодны главным образом лишь:
- для лабораторного моделирования;
- для оценки определенного вида воздействия;
- в отношении одного модельного вида живых существ;
- в отношении одной черты функционирования организма.
Все это ставит на повестку дня необходимость разработки универсальной операциональной системы интегральной биологической оценки состояния экосистем и отдельных видов, пригодной и удобной для широкого использования с целью ранней диагностики любых негативных или позитивных изменений среды.
В последнее время методы биоиндикации находят все более широкое применение в оценке степени техногенного загрязнения территорий и динамики различных экологических процессов в урбогеосистемах. Инстументальные методы оценки физико-химических характеристик сред на сегодняшний момент не позволяют получить комплексные показатели загрязнения участков, подверженных антропогенному воздействию, и, тем более, не предоставляют информацию об ответных реакциях биотической составляющей экосистем на эти воздействие.
Возможность получить интегральную характеристику качества среды, находящейся под воздействием всего многообразия физических, химических и других факторов, дают только биологические методы, так как именно живые организмы несут наибольшее количество информации об окружающей их среде обитания.
22
Городские зеленые насаждения представляют собой важнейший компонент урбогеосистем и выполняют ряд очень важных функций: ­средообразующую,
- санитарно-гигиеническую,
- эстетическую.
Одновременно зеленые насаждения являются чутким индикатором качества городской среды. Причем ответные реакции на изменение факторов среды могут проявляться на самых разных уровнях: от субклеточного до биогеоценотического. Такая многоуровневость биологического отклика открывает большие возможности для достаточно широкой, и в то же время детальной индикации качества городской среды.
В зависимости от того, какой подход, какие свойства растений используются при фитоиндикации, можно выделить группы методов: ­биохимичская,
- биогеохимическая,
- анатомическая,
- морфологическая,
-физиономическая,
- фитооптическая,
- флористическая,
- биоценотическая и др.
Четкой границы между индикационными признаками не существует, так изменения в растении на анатомическом уровне могут проявляться и через физиономические и через фотооптические признаки.
Древесные растения как представители главного звена в трофической цепи являются тем чувствительным объектом, который
23
отражает влияние всех вместе взятых экологических факторов за длительный период времени.
Биоиндикация может быть использована как для комплексной оценки состояния урбогеосистем, так и для индикации отдельных экологических факторов или процессов.
Одним из довольно распространенных процессов, характерных для урбогеосистем гумидного климата является подтопление. Этот негативный инженерно-экологический процесс чреват не только возникновением заболоченных участков на территории садов и парков города и их деградацией, но и постепенным разрушением подземных коммуникаций, размывом фундаментов зданий. Выявление таких процессов на ранних этапах – важная проблема для многих городов.
Рудеральная растительность городского ландшафта может служить надежным индикатором условий геологической среды. Индикаторные группы выделялись на основе показателей сопряженности рудеральных видов с классами градиента влажности почвогрунтов.
Учеными Белоруссии был разработан метод диагностики влажности почвогрунтов, основанный на использовании индикаторных свойств ряда рудеральных видов растений.
В качестве примера рассмотрено применение разработанной методики в условиях города Гомеля. Используя показатели сопряженности групп индикаторных видов с классами градиента влажности почвогрунтов, удалось выявить на территории города Гомеля участки с высокими показателями подтопления. Этот метод можно отнести к группе флористической индикации. В Санкт-Петербурге процессы подтопления индицировались по физиономическим признакам: в Таврическом саду изменение уровня грунтовых вод вызвало массовое усыхание дубов.
24
Увеличение степени асимметрии живого организма является неспецифической реакцией на воздействие любого неблагоприятного фактора или группы факторов, что позволяет определить степень отклонения среды от экологической комфортности и локализовать участки с такими отклонениями. В качестве индикаторов используют листья березы повислой.
Метод анализа флуктуирующей асимметрии относится к группе морфологической индикации, использующей морфологические характеристики растений как индикаторные признаки нарушения функционирования экосистем. При использовании этого метода состояние природных популяций билатерально симметричных организмов оценивается на основе анализа флуктуирующей асимметрии, характеризующей мелкие ненаправленные нарушения гомеостаза развития и являющейся ответом организма на состояние окружающей среды.
В г. Сургут фитоиндикационные исследования проводились флористическими, фитоценотическими, морфологическими и лихеноиндикационными методами на примере сосняков кустарничково­зеленомошных, произрастающих на подзолистых почвах.
Построен убывающий ряд устойчивости древесных пород к факторам городской среды: береза повислая – рябина сибирская – сирень обыкновенная – липа мелколистная – ель сибирская. У деревьев лиственных пород наблюдалось увеличение ксероморфности структуры ассимиляционного аппарата. Для индикации уровней техногенной нагрузки на окружающую среду авторы предлагают использовать показатели жизненности городских древесных растений, получаемые визуальным методом, в основу которого положено определение степени нарушения ассимиляционного аппарата и крон по четырем параметрам.
25
Направление фитоиндикации урбанизированных территорий успешно разрабатывается О.А. Неверовой и Е.Ю. Колмогоровой в г. Кемерова (2003). Ими использовались анатомический, биохимический, морфологический и биогеохимический методы. Регулярно проводимые мониторинговые исследования состояния зеленых насаждений города позволили сделать ряд важных заключений.
По мнению О.А. Неверовой и Е.Ю. Колмогоровой (2003), суммарный уровень загрязнения атмосферного воздуха можно индицировать по физиолого-биохимическим, морфометрическим и анатомическим показателям состояния ассимиляционного аппарата древесных растений.
Ранее О.А. Неверовой были проведены работы по оценке экологического состояния городской среды, в качестве фитоиндикационных характеристик использовались уровень накопления экзогенной серы листьями растений и активность пероксидазы. Как растение-индикатор выступала береза повислая – вид, обладающий высокой физиологической активностью листового аппарата и, следовательно, высокой чувствительностью к загрязнению атмосферного воздуха. С помощью этого метода удалось так же выделить три зоны на территории г. Кемерово.
Биологические интегральные индикаторы были использованы при оценке состояния окружающей среды г. Королев Московской области. Использование шести методов фитоиндикации позволило выделить на территории города три экологические зоны с разными уровнями загрязнения атмосферного воздуха. В результате была построена карта экологического зонирования исследованной территории. Результаты исследования были учтены в программе по улучшению экологической ситуации в городе и позволили дать рекомендации по развитию
26
программы комплексного экологического мониторинга территории г. Королев.
Особенности создания системы фитомониторинга городской среды в лесостепи Среднего Поволжья первые рассмотрены в работе Л.М. Кавеленовой (2003), где отмечена необходимость учета не только общих экологических закономерностей, но и местных природно-климатических условий. Л.М. Кавеленова разработала основные принципы формирования системы фитомониторинга урбогеосистем в природно­климатических условиях лесостепи. Подчеркивается, что предложенная система фитомониторина в городских насаждениях ориентирована как на контроль качества урбогеосистем, так и на своевременное обнаружение тенденций негативного изменения самих насаждений, что необходимо для своевременного приятия мер по уходу за зелеными насаждениями.
Одним из наиболее часто используемых методов фитоиндикации является биогеохимический метод, основанный на использовании аккумулятивных свойств растений. В Венгрии такие исследования проводились группой ученых под руководством Маргит Ковач. Определялось содержание химических элементов в листьях разных видов деревьев. Наиболее подходящим аккумулятивным индикатором для Будапешта была названа белая акация – широко распространенный и устойчивый к загрязнению вид.
В Польше на территории г. Варшава проводились исследования по накоплению металлов в хвое сосны.
Фитоиндикационные биогеохимические исследования проводились в Греции, в г. Салоники. Было установлено, что в центре города листья деревьев содержали значительно больше металлов, чем в пригороде. В качестве биоиндикаторов были рекомендованы такие
27
древесные породы, как белый тополь и черный тополь. Отмечено также, что в листьях тополей аккумулируются повышенные концентрации цинка (19-85 мг/кг).
Градиенты загрязнения медью, свинцом и железом были построены для Неаполя (Италия) после анализа листьев дуба каменного. Источником загрязнения оказались воздушные поллютанты, это подтвердило отсутствие высоких значений коэффициента корреляции между химическим составом листьев дуба и почвы.
В Латинской Америке в качестве фитоиндикатора используют эпифитные цветковые растения рода Tillandsia, получающие воду и питательные вещества прямо из атмосферного воздуха. Растения анализировали на содержание Cu, Pb, Cd, чтобы получить представление об антропогенной нагрузке тяжелых металлов на город. Максимальные концентрации тяжелых металлов были отмечены в пробах растений, отобранных в сухой период года. Из всех изученных элементов особенно высокие концентрации были у свинца, что еще раз подтверждает тот факт, что в городах основным источником загрязнения является автомобильный транспорт.
В Мадриде биогеохимические исследования проводились в разные сезоны года. В листьях олеандра определяли содержания свинца и кадмия. В целом было отмечено, что содержание свинца выше, чем содержание кадмия. Сезонная динамика выражается в том, что от зимы к лету концентрация металлов снижается, так как растение активно растет, от июля к октябрю слегка увеличивается в связи с потерей воды, сухостью воздуха и снижением роста, от октября к январю рост растений наименьший, поэтому концентрация металлов снова возрастает. Отмечена положительная корреляция с движением автотранспорта.
28
Фитоиндикационные исследования во Владивостоке многие годы проводились и проводятся Н.С. Шиховой. В качестве лучшего индикатора загрязнения городской среды предлагается использовать ясень носолистный – вид наиболее устойчивый к техногенным нагрузкам и накапливающий основные элементы-загрязнители: свинец, цинк, кадмий (Шихова, 1997).
Биогеохимические исследования, проведенные в Перми (Ворончихина и др., 1993) показали, что загрязнение фитомассы носит очаговый характер. Максимальное загрязнение было отмечено по хрому. В г. Кизел Пермской области в 1992 году проводились комплексные исследования, включающие изучение химического состава снега, почв, растений, атмосферного воздуха (Бачурин, Шишкин, Оборин, 1993).
Биогеохимический метод широко используется учеными Армении. По данным фитоиндикации была определена степень загрязнения экосистем, составлены карты-схемы функционального зонирования территории и выделены зоны максимального, сильного и слабого загрязнения. Это способствовало развитию методологии биомониторинга техногенеза Армении.
По коэффициентам концентрации для растений был установлен следующий убывающий ряд: (Mn, Ni, Ti)>Cu>Cr>Co, Ba>Pb>Zn. Аэрогенные ореолы рассеяния были выявлены для Mn, Co, Ba, Cu. Присутствие этих элементов в листьях растений в большем количестве, чем в почве, свидетельствует об их воздушном поступлении. Были выявлены аномальные зоны, характеризующиеся накоплением загрязнителей в ландшафтах разного типа.
Латвийские ученые А.М. Мауринь, О.Э. Никодемус, К.К. Раман (1989), О.Э. Никодемус (1991) исследовали зеленые насаждения Риги, Юрмалы и других городов, используя комплексные интегральные
29
показатели для параметризации основных блоков отрицательных экологических факторов:
- рекреационной нагрузки,
- локального и регионального загрязнения,
- изменения элементов гидрологического режима.
Эколого-геохимический анализ широкого спектра городов (Москва, Новгород, Череповец, Братск, Инвроцлав и др.) представлен в коллективной монографии «Экогеохимия городских ландшафтов» (1995). Работа имеет ландшафтно-геохимическую направленность и зеленые насаждения в ней рассматриваются лишь как одна из депонирующих сред. Тем не менее, фитогеохимические методы в ряде случаев используются для выявления районов и более мелких территориальных единиц с разной степенью химического загрязнения. В качестве универсального фитоиндикатора предлагается использовать кору сосны, биогеохимические ореолы которой гораздо протяженнее и на порядок контрастнее, чем в снеге и почвах.
Комплексные эколого-индикационные исследования по оценке трансформации природных геосистем под влиянием урботехногенеза были проведены на территории Василеостровского и Кировского административных районов г. Санкт-Петербурга. Исследования базировались на синтезе методологических положений биогеохимии, основанной В.И. Вернадским (1940), геохимии ландшафтов, связанной с именем Б.Б. Полынова (1956) и ботанической географии, родоначальником которой является А.Н. Бекетов. В отличие от ландшафтно-геохимического метода, фитоиндикационный метод оценки окружающей среды носит биоцентрический аспект, являясь интегральной мерой ее состояния.
30
На сегодняшний момент времени трактовка понятия «биологический мониторинг» ведущими учеными-экологами весьма широка. Так, по определению ученых В. Д. Федорова (1974) и Ю. А. Израэля (1977), биомониторинг – система наблюдений, оценки и прогноза любых изменений в биотических компонентах, вызванных факторами антропогенного происхождения и проявляемых на различных уровнях (организменном, популяционном или экосистемном). Как отмечает В. С. Николаевский (1981), биологический мониторинг – это определение состояния живых систем на всех уровнях организации и отклика их на загрязнение среды. Согласно же Н. Ф. Реймерсу, это слежение за биологическими объектами (наличием видов, их состоянием, появлением случайных интродуцентов и т.д.) и оценка качества окружающей среды с помощью биоиндикаторов.
Таким образом, биологический мониторинг включает в себя наблюдение, оценку и прогноз изменения состояния экосистем и их элементов, вызванного антропогенным воздействием. Иными словами, биомониторинг является составной частью экологического мониторинга, он является одним из уровней последовательного процесса исследования состояния экосистемы.
На протяжении ряда лет сформировалось самостоятельное направление биомониторинга – биоиндикация (лат. – indicare – указывать). Она является незаменимой при необходимости получения оперативной информации о состоянии окружающей среды.
Таким образом, биоиндикация предусматривает выявление уже состоявшегося или происходящего загрязнения окружающей среды по функциональным характеристикам организмов (сообществ организмов), жизненные функции которых так тесно коррелируют с определенными факторами среды, что могут применяться для их оценки.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]