Интегральная оценка качества окружающей среды промышленного центра по состоянию древесно-кустарниковых сообществ и лишайников тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.36, кандидат географических наук Дюков, Всеволод Владимирович

• Дюков, Всеволод Владимирович
• кандидат географических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат географических наук Дюков, Всеволод Владимирович

Общая характеристика работы.

Глава I. Роль зеленых насаждений в городе (литературный обзор).

1.1. Влияние зеленых насаждений на микроклиматические условия города.

• 1.2. Факторы окружающей среды, воздействующие на зеленые насаждения.!

1.3. Архитектурное и эстетическое значение зеленых насаждений.

1.4. Мероприятия по сохранению и развитию зеленых насаждений в промышленном центре.

Выводы к главе.

Глава II. Объект и методы исследования.

2.1. Природно-климатические условия города Владимира.

2.2. Древесно-кустарниковая растительность в г. Владимире.

2.3. Используемые методы исследования лишайниковых и древеснокустарниковых сообществ на территории города Владимира.

Выводы к главе.

Глава III. Оценка состояния древесно-кустарниковых сообществ.

3.1. Особенности древесно-кустарниковой растительности в городе Владимире.

3.2. Особенности формирования древесно-кустарниковых сообществ в городской среде.

3.3. Изучение аккумуляции загрязнений химическими методами.

3.4. Оценка степени поражения древесно-кустарниковой растительности.

Выводы к главе.

9 Глава IV. Особенности развития лишайниковых сообществ в условиях городской среды.

4.1. Характеристика лишайниковых сообществ на территории города Владимира.

4.2. Определение степени деградации лишайниковых сообществ.

4.3. Аккумуляция химического загрязнения лишайниками.

4.4. Определение толерантности лишайников к условиям окружающей среды.

Выводы к главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интегральная оценка качества окружающей среды промышленного центра по состоянию древесно-кустарниковых сообществ и лишайников»

Актуальность работы: Состояние окружающей среды в промышленных центрах в настоящее время оценивается в основном по данным статот-четности предприятий — природопользователей — на основе суммарных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных и передвижных источников, по валовому сбросу различных поллютантов в поверхностные водоемы, валовому объему твердых промышленных отходов различных классов опасности и их размещению, а также по демографической ситуации, причинам смертности, уровню рождаемости и структуре заболеваний взрослого и детского населения. Такая система оценки ориентирована главным образом на человека — биологический вид с самой развитой системой гомео-стаза, то есть наиболее толерантного к изменениям окружающей среды. Кроме того, здоровье населения во многом определяют социально-экономические факторы. Следовательно, такой подход к оценке состояния окружающей среды не отвечает также и требованиям экологического нормирования, направленного на установление допустимой экологической нагрузки на природные объекты в целях сохранения видового разнообразия экосистем.

Использование данных только химических и физико-химических анализов оказывается малоэффективным: сложная структура городской застройки, большое количество различных условий обитания, сильное влияние «случайного» загрязнения приводит к тому, что для полноценного анализа состояния воздуха и почвы в городе необходимо огромное количество проб, анализ на различные загрязняющие вещества, многократная повторность отбора проб. В противном случае данные анализов получаются неточными или неполными. Кроме того, длительная работа с городскими службами охраны окружающей среды выявила отсутствие единой системы городского мониторинга, что, по-видимому, является типичной ситуацией для многих промышленных центров.

Древесно-кустарниковая растительность в городе является неотъемлемой частью урбанизированной системы. В пределах городской застройки зеленые насаждения создаются, как правило, искусственно и целенаправленно. Древесно-кустарниковая растительность в городах выполняет несколько различных функций по созданию окружающей среды для проживания населения, таких как: регулирование микроклимата, создание условий для отдыха людей, инженерного благоустройства, улучшение санитарно-гигиенических условий, закрепления почв. Такие искусственные ценозы испытывают более интенсивную техногенную нагрузку, чем природные.

Поэтому в последнее время для интегральной оценки антропогенной нагрузки на окружающую среду используются методы биотестирования и биоиндикации, основанные на регистрации ответных реакций живых организмов - фито - или зооиндикаторов - на одновременное или последовательное действие всех видов загрязнения. Растительный покров тесно связан с условиями среды и может служить их интегральным индикатором. Однако, эти методы хотя и показали перспективность, но еще недостаточно развиты.

В настоящее время наиболее разработанным и широко используемым биоиндикационным методом является лихеноиндикация. Несмотря на ряд недостатков, выявленных в процессе апробаций лихенометрических методик и исследований в области экологии и физиологии лишайников, метод имеет ряд существенных преимуществ: значительно дешевле физико-химических методов, а, следовательно, имеется возможность обширного статистического набора данных. В основе лихеноиндикации загрязнения атмосферы лежит весьма чуткое реагирование видового разнообразия лихенофлоры на изменение ее состава; лихеноиндикация позволяет осуществлять картирование территории по степени загрязненности атмосферного воздуха. Поэтому разработка биоиндикационных методов весьма перспективна в области геоэкологических исследований качества среды изучаемой территории.

Следует отметить, что в России лихеноиндикационные исследования развиваются, однако соотношение российских и зарубежных публикаций в данной области составляет примерно 1:50. В странах Западной Европы и США лихеноиндикация наравне с классическими методами мониторинга окружающей среды входит в программы преподавания многих географических вузов.

Таким образом, данное направление исследований соответствует мировым тенденциям развития науки и является актуальным.

Цель настоящего исследования - выявление характерных особенностей развития древесно-кустарниковых и лишайниковых сообществ в условиях крупных промышленных центров для оценки состояния и оптимизации городской среды.

В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи: 1. выявить особенности развития древесно-кустарниковых сообществ в условиях городской среды, связанные с антропогенным воздействием на них.

2. оценить состояние зеленых насаждений по степени поражения физико-химическими и биологическими факторами.

3. провести исследование особенностей развития лишайниковых сообществ в условиях городской среды.

4. выявить особенности аккумуляции химических загрязнений древесно-кустарниковыми сообществами и лишайниками.

5. определить местные значения класса полеотолерантности для наиболее распространенных на территориии города лишайников.

6. с учетом местного значения класса полеотолерантности лишайников провести экологическое зонирование территории города по состоянию лишайниковых сообществ.

Объект исследования: областной промышленный центр — г. Владимир и прилегающие территории. Исследования проводились в 1996 - 2003 гг.

Научная новизна диссертационной работы:

1. Впервые выделены основные экологические группировки древесно-кустарниковой растительности, которые могут считаться характерными для крупных промышленных городов средней полосы Европейской части России. Проведено зонирование древесно-кустарниковой растительности на территории города Владимира и показано, что выделенным в пределах города экологическим группировкам древесно-кустарниковой растительности соответствуют различные лишайниковые сообщества.

2. Впервые для города Владимира и его окрестностей определены местные классы полеотолерантности лишайников и составлена карта зон загрязнения воздуха на основании данных лихеноиндикации.

3. Показано, что некоторые виды лишайников (Цетрария исландская (Cetraria islandica), Ксантория постенная (Xantoria parietina), Биатора смешанная (Biatora symmicta), Гипогимния вздутая (Hipogymnia physodes)) проявляют весьма активную фенотипическую адаптацию к изменяющимся условиям среды, что необходимо учитывать при организации лихеномонито-ринга.

Защищаемые положения.

1. В условиях городской среды, в соответствии с особенностями городской инфраструктуры, формируется пять основных типов древеснокустарниковых сообществ, в видовой состав которых часто включаются виды, характерные для климата более южных широт.

2. Распределение лишайников в условиях городской среды связано с основными типами древесно-кустарниковых сообществ, а, следовательно, с особенностями городской застройки.

3. В условиях городской среды рост некоторых видов лишайников замедляется вследствие локального уменьшения влажности, при повышении температуры воздуха, что свидетельствует об изменении микроклимата; часть видов проявляет активную фенотипическую адаптацию к изменяющимся условиям среды.

4. Лишайники способны накапливать химические загрязнения в больших количествах, чем высшие растения, при одинаковых условиях среды, что объясняется особенностями их метаболизма.

Практическая значимость работы:

В ходе выполнения работы выявлена обеспеченность территорий зелёными насаждениями, породный состав, наиболее распространенные и редко встречающиеся виды. Составленые карты обеспеченности города зелеными насаждениями, основных растительных группировок, встречающихся на территории города, размещения редких и интродуцированных на территории города древесных и кустарниковых пород могут быть использованы природоохранными службами и администрацией города при проведении работ по озеленению городской территории.

Изучено влияние на зелёные насаждения различных факторов (антропогенных, биологических и микробиологических). Представлены данные о наиболее распространенных вредителях и болезнях на территории города, распространении основных видов трутовых грибов, что дало возможность разработать ассортимент древесно-кустарниковых пород наиболее подходящих для озеленения города Владимира.

Проведено подробное описание лихенофлоры и составлена карта состояния лишайниковых сообществ города Владимира. Получены данные о распределении антропогенной нагрузки по территории промышленного центра. Результаты работы могут быть использованы природоохранными органами при планировании природоохранных мероприятий. Исследования растительных и лишайниковых сообществ города дают возможность выявить изменение экологической обстановки в городе и позволяют своевременно принять необходимые меры для снижения антропогенной нагрузки.

Апробация работы: Основные результаты работы обсуждались на: Научно-практической конференции «Экология речных бассейнов» (г. Владимир, 1999г.); Международной научной конференции «Экологические и гидрометеологические проблемы больших городов» (г. Санкт-Петербург, 2000 г.); Юбилейной научно-практической конференции «Экология Владимирского региона» (г. Владимир, 2001 г.); Второй международной научно-практической конференции «Экология речных бассейнов» (г. Владимир, 2002 г.), в журнале «Проблемы региональной экологии»,2004г., №1.

Публикации: По теме диссертации опубликовано 6 работ.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, выводов, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 138 страниц, 16 рисунков, 23 таблицы. Список литературы включает 204 наименований (из них 11 на иностранных языках).

Заключение диссертации по теме «Геоэкология», Дюков, Всеволод Владимирович

выводы.

1. В городе древесно-кустарниковые группировки формируются в соответствии с особенностями инфраструктуры. Выделяется 5 типичных для промышленных городов экологических группировок. В районах преобладания частного сектора основным фактором, формирующим зеленые насаждения, является приусадебное садоводство. В «спальных» районах - растительность создается в период массовой застройки, а затем, постепенно происходит замещение быстрорастущих видов на более устойчивые к вытаптыванию и механическим повреждениям. На улицах с интенсивным движением основными породами являются устойчивые к химическому загрязнению. Растительность на территории промышленных зон города, как правило, формируется из небольшого числа видов деревьев и кустарников, способных переносить воздействие значительной антропогенной нагрузки, а также быстро растущих. Наиболее близкой к естественной является растительность парковой зоны города.

2. Особенности климатических условий городской среды, характеризующейся повышенной температурой и пониженной влажностью создают благоприятные условия для произрастания видов деревьев и кустарников, характерных для более южных широт, что необходимо учитывать при формировании ассортимента. Лишайниковые синузии в городских условиях включают более засухоустойчивые эпифитные виды.

3. Наиболее подверженными болезням и вредителям в городе Владимире являются липы сердцелистная и крупнолистная, а также тополь черный. При этом тополя относительно легко переносят постоянное воздействие на их листву насекомых - вредителей, в связи с тем, что цикл их развития и распускания листьев несколько смещен на ранневесенний период. Цветение липы совпадает с пиком размножения вредителей, поэтому состояние данной породы в городской среде часто неудовлетворительное. Наименее подверженным заболеваниям и вредителям видом в городском зеленом хозяйстве является клен ясенелистый.

4. Древесно-кустарниковая растительность интенсивно накапливает кадмий, содержание его в листве в 10 - 12 раз выше, чем в почве. Свинец, цинк, медь адсорбируются преимущественно на поверхности листвы, с пылью. Лишайники способны накапливать химические загрязнения в больших количествах, чем высшие растения, при одинаковых условиях среды, что объясняется особенностями их метаболизма.

5. По результатам экспериментальных данных содержание меди в слоевищах эпифитных и эпигейных лишайников достигает максимального значения 10±1.5 мг/кг, выше которого накопления не происходит. Эпифит-ные лишайники накапливают медь и кадмий в больших количествах, чем эпигейные. Хотя содержание свинца в почве превышает его количество и в листве древесно-кустарниковой растительности, и в слоевищах лишайников, однако лишайники накапливают свинец более интенсивно, чем высшие растения. Лишайники слабо аккумулируют цинк из окружающей среды (почвы и воздуха) и сохраняют его низкие значения, хотя содержание его в окружающей среде в 5-15 раз выше.

6. На основании проведенной классификации по степени полеотоле-рантности, установлено, что на территории города Владимира выделяется несколько основных видов лишайников: наиболее распространенные, фоновые виды: Parmeliopsis ambigua, Physcia aipolia, Physcia stellaris; наиболее устойчивые к загрязнению: Biatora symmicta, Lecidea sp., Xantoria parietina. К видам естественных местообитаний, проникающих в городскую среду, относятся: Parmelia sulcata, Parmelia caperata, Hipogymnia physodes; виды редкие для города и для окрестностей, очень чувствительные к загрязнению: Cladonia sp., Usnea longissima. Разнообразие и численность лишайниковых группировок снижается в городских районах с преобладанием многоэтажной и промышленной застройки по сравнению с частным сектором и городскими зелеными зонами - садами и парками.

7. На основании экспериментальных данных установлено, что благоприятные условия освещения и, особенно, повышенная влажность среды обитания способствует выживанию лишайников в условиях повышенного уровня химического загрязнения. В условиях повышенной сухости воздуха реакция лишайников на загрязнение оркужающей среды наиболее сильная. Таким образом, некоторые виды лишайников (Cetraria islandica, Xantoria parietina, Biatora symmicta, Hipogymnia physodes) проявляют весьма активную фенотипическую адаптацию к изменяющимся условиям среды, в том числе к химическому загрязнению, что необходимо учитывать при организации ли-хеномониторинга.

Список литературы диссертационного исследования кандидат географических наук Дюков, Всеволод Владимирович, 2004 год

1. Александров М.С., Лапин П.И., Петрова И.П. Древесные растения парков Подмосковья. М.: Наука, 1979. - 236 с.

2. Александрова В.Д., Залесская Л.С. Озеленение городов: Справочник архитектора. В 3-х т.-М.: Госстройиздат, 1960. 463с.

3. Александрова М.С. Хвойные экзоты для озеленения г. Москвы. Древесные растения, рекомендуемые для озеленения г. Москвы. М.: Наука, 1990. - с. 62-81.

4. Алексеев A.M. Водный режим растений и влияние на него засухи. Казань, 1948.

5. Алпатьев A.M. Испаряемость как приближенный показатель потребности сельскохозяйственных растений в воде // Метеорология и гидрология. 1952.г №8.-с. 33-38.

6. Альтергот В.Ф. Действие повышенной температуры на растение в эксперименте и в природе. М.: Наука, 1981. - 57 с.

7. Альтергот В.Ф. Приспособление растений к повышенной температуре среды // Физиология приспособления и устойчивость растений при интродукции. -Новосибирск, 1968. с. 296-312.

8. Антипов В.Г. Устойчивость древесных растений к промышленным газам.-Минск: Наука и техника, 1979. 215с.

9. Арутюнян Л. В. Основы проектирования озеленяемых объектов. Ереван: Изд-во АН АрмССР, 1977. - 265 с. На арм. яз.

10. Ахромейко А.Н. Физиологическое обоснование создания устойчивых лесныхнасаждений. М.: Лесн. пром-сть, 1965.- 512с.

11. Бабаянц P.A. Загрязнение городского воздуха.-М.: Изд. Академии медицинских наук СССР, 1948.

12. Бадтиев Ю.С., Кулемин A.A. Биоиндикация поверхностных вод по состоянию пресноводных моллюсков // Экологический вестник России, №5, 2001. — с.36-38.

13. Бадтиев Ю.С., Кулемин A.A. Методика экологического обследования состояния почвы методами биоиндикации, №9, 2002,- с.50-56. .,

14. Базилевская H.A. Ритм развития и акклиматизация травянистых растений //

15. Растение и среда. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1950. Т. 2.- с. 169-189.15