Эколого-биологическая характеристика тополей в условиях загрязнения окружающей среды: На примере Уфимского промышленного центра

Техногенез определяется как процесс изменения природных комплексов под воздействием производственной деятельности человека (Реймерс, 1992). Наиболее значимым последствием этой деятельности является загрязнение окружающей среды разнообразными химическими веществами. Данный фактор, по-видимому, является для растений не столько качественно новым, сколько количественно значимым, то есть существенно превышающим возможности механизмов устойчивости (Тарабрин и др., 1986; Коршиков, 1994).

У большинства растений отсутствуют какие-либо специальные приспособления для защиты от губительного действия токсичных газов и значительную роль в обеспечении устойчивости растений к условиям загрязнения окружающей среды играют преадаптации (Кулагин, 1980, 1985).

Загрязнение окружающей среды токсикантами оказывает негативное влияние на рост и развитие древесных растений, процессы фотосинтеза, дыхание и т. д.

Наиболее опасные для растений газообразные вещества — сернистый газ (двуокись серы), фтор, хлор, аммиак, окислы азота, сероводород, уксусная кислота, пары ртути, хлористый водород, окись углерода (Безуглая и др., 1991). Отмечается, что находящиеся в зоне хронического загрязнения растения подвергаются мутациям, которые передаются наследственно (Николаевский, 1990).

Вместе с тем древесные растения являются эффективным средством снижения загрязнения окружающей среды промышленными выбросами (Князева, 1950; Красинский, 1950аНиколаевский, 1965аМамаев, 1969; Илькун, 1971; Applied ., 1976; Антипов, 1979; Гудериан, 1979; Dassler, 1981; Smith, 1981; Хайретдинов, 1984; Hoffman, Gronlberg, 1990; Кулагин, 1985; Биоиндикация ., 1988; Загрязнение ., 1988; Ситникова, 1990; Scheiber, 1990; Концепция ., 1993; Коршиков, 1994). В частности тополя отличаются способностью поглощать из воздуха значительное количество токсикантов. К примеру, за вегетационный период в зонах сильной постоянной загазованности тополь бальзамический способен накапливать серу без заметного вреда до 19.6 мг/г сухого веса, что намного больше, чем у других древесных пород (Кулагин, 1967). Отмечается способность тополя бальзамического накапливать значительное количество некоторых металлов в листьях и ветвях (Гиниятуллин и др., 1998). Тополь черный активно поглощает фенолы, цианиды, соединения серы (Борзенец, 1983). Способность древесных растений аккумулировать газообразные токсиканты можно использовать в целях снижения негативного воздействия техногенеза на природную среду.

Республика Башкортостан — регион с большими запасами нефти и других полезных ископаемых, высокой концентрацией мощных промышленных комплексов по переработке углеводородного сырья, разнообразных химических производств, предприятий добывающей промышленности. Столь интенсивная промышленная деятельность привела к появлению техногенно нарушенных ландшафтов: отвалов, территорий вокруг буровых скважин, территорий индустриальных пустынь вокруг промышленных предприятий, участков, нарушенных в результате аварий и т. д.

Своеобразие района исследований заключается в уникальном сочетании природных и техногенных факторов. На территории Предуралья представлено более 20 видов лиственных и Жойных древесных пород, проходят границы ареалов ряда лесообразующих видов. Все это обусловливает необходимость изучения состояния насаждений, произрастающих в условиях загрязнения окружающей среды токсикантами, выявления наиболее устойчивых к промышленному загрязнению древесных пород для использования их в лесокультурной и озеленительной практике.

Город Уфа является крупным промышленным центром Предуралья с общей численностью населения более 1 млн. 92 тыс. жителей (Безуглая, Расторгуева, Смирнова, 1991). Основные производственные предприятия, влияющие на экологическую обстановку города, располагаются в северной части города (рис. 2.1). Нефтехимический профиль производства, устаревшие технологии и изношенное оборудование обусловливают выброс в окружающую среду ряда токсикантов, концентрации которых превышают ПДК в несколько раз.

Уфимского лесхоза, входящего в зеленую зону города занимает 13 841 тыс. га, что составляет всего около 23% от требуемой по нормативам (Хайретдинов и др, 1981). Значительная площадь зеленых насаждений города находится в ведении различных организаций нелесохозяйственного профиля, не проводящих должного ухода за насаждениями или не имеющих единых рекомендаций по уходу.

Основные площади санитарно-защитных лесных насаждений находятся в критическом возрасте (посадки 40−50-х годов) и требуют реконструкции либо замены. Так, тополя занимают 12,9% (1791 тыс. га.) от указанной выше площади зеленой зоны, причем 69,1% от занимаемой ими площади приходится на приспевающие, спелые и перестойные насаждения (Проект организации ., 1996).

Вышеизложенное свидетельствует о необходимости выявления наиболее устойчивых к загрязнению лесообразующих пород, анализа их адаптивного потенциала и разработки рекомендаций по лесовосстановлению и реконструкции существующих насаждений. ф.

Цель настоящей работы — охарактеризовать состояние насаждений тополей Уфимского промышленного центра и определить пути создания и реконструкции защитных лесонасаждений в условиях нефтехимического загрязнения.

В связи с этим решались следующие задачи: 1) оценка жизненного состояния насаждений тополей- 2) изучение сезонной динамики изменения морфологических характеристик вегетативных органов тополей в условиях промышленного загрязнения- 3) оценка годичного радиального прироста стволовой древесины тополей в различных условиях произрастания- 4) анализ водного режима листьев тополей в различных условиях произрастания- 5) характеристика фитопатологического состояния листьев тополей- 6) обоснование использования различных видов тополей при реконструкции и создании защитных насаждений в условиях промышленного загрязнения. характеристики биологических особенностей тополевых насаждений, произрастающих в условиях нарастающего (в 40−60-е годы) и постепенно снижающегося (в 90-е годы) нефтехимического загрязненияв выявлении экологической видоспецифичности видов тополей по отношению к увеличению степени атмосферного загрязнения и положению в рельефе.

Работа имеет целью на основании анализа литературы в данной области исследований и полученных данных выработать ряд рекомендаций по созданию и реконструкции насаждений в условиях промышленного загрязнения с учетом климатических, рельефных, гидрологических особенностей района исследований и биологических особенностей тополей.

Выражаю глубокую благодарность своему научному руководителю, доктору биологических наук А. Ю. Кулагину, коллегам из Института биологии УНЦ РАН за содействие в работе и полезные советы при подготовке диссертации.

Настоящая работа была выполнена благодаря практической помощи со стороны И. Р. Кагарманова, Н. Г. Кужлевой, А. А. Баталова, Н. А. Мартьянова, С. Е. Кучерова, Р. Х. Гиниятуллина, И. В. Максимова, Г. С. Хисматуллиной, А. В. Денисовой, Н. В. Уразгильдиной, которым автор выражает глубокую признательность.