Стабильность развития древесных растений в условиях техногенного загрязнения объектов КАТЭК, расположенных на территории Назаровского района Красноярского края

Abstract

Тема научно-квалификационной работы: Стабильность развития древесных растений в условиях техногенного загрязнения объектов КАТЭК, расположенных на территории Назаровского района Красноярского края. Актуальность. Современный экологический кризис характеризуется растущими темпами антропогенного воздействия на природные комплексы, что приводит к деградации природных экосистем и, как следствие, к дестабилизации биосферы (Экологическая доктрина РФ (2002)). Территория Красноярского края характеризуется высокой концентрацией промышленных объектов, получающих энергию от электростанций, работающих на органическом (углеводородном) топливе. Выбросы промышленных предприятий и автотранспорта, чаще превышающие предельно допустимые концентрации (ПДК), губят растительность на локальных территориях и в масштабе целых районов. В связи с этим, большое значение приобретает изучение жизнедеятельности древесных растений в городских условиях. Одним из наиболее удобных биоиндикационных подходов к оценке состояния наземных экосистем является морфогенетический, при котором оценивается стабильность развития организма по морфологическим показателям, а в качестве основного критерия используется флуктуирующая асимметрия (ФА). Цель научно-квалификационной работы: выявление адаптивных механизмов древесных растений к условиям техногенного загрязнения районов, расположенных вблизи угольных разрезов и предприятий топливно-энергетического комплекса на примере Назаровского района Красноярского края. Задачи научно-квалификационной работы: - оценка стабильности развития выбранных древесных растений природных и антропогенных территорий города Назарова по величине флуктуирующей асимметрии листовой пластинки; - оценка влияния загрязнения почвенного покрова и атмосферного воздуха на показатели ФА березы плосколистной; - оценка влияния автотранспорта на показатели ФА деревьев; - выполнение экологического картирования территории г. Назарово по показателю ФА растений. Научная новизна: впервые получены данные, по биоиндикационной оценке, Назаровского района Красноярского края на примере г.Назарово. Показано влияние антропогенного загрязнения на стабильность развития древесных насаждений. Выявлены основные источники воздействия на показатели индекса флуктуирующей асимметрии листовой пластинки Практическая значимость: Разработаны рекомендации по сохранению древесных насаждений в условиях значительного воздействия антропогенных факторов. Основные положения, выносимые на защиту. 1. Стабильность развития древесных насаждений определяется климатическими условиями, уровнем антропогенного загрязнения территории и видом растительного сырья. 2. На результатах оценки качества окружающей среды методом флуктуирующей асимметрии может отразиться вид используемого тест-объекта. Степень достоверности и апробация работы. Основные положения и результаты работы были представлены на международной конференции AGRITECH-IV-2020: Agribusiness, Environmental Engineering and Biotechnologies 18-20 November 2020, Krasnoyarsk; Всероссийской конференции «Гомеостатические механизмы биологических систем», Москва, 30 мая 2020 г.; Международной научно-практической конференции «Наука и образование: опыт, проблемы, перспективы развития», Красноярск, 20-22 апреля 2021 г., Красноярск. Объекты исследования: листья березы повислой (Betula pendula Roth.), черемухи обыкновенной (Prunus padus), тополя дрожащего (Populus tremula), образцы почвенного покрова, собранные на территории Назаровского района Красноярского края. Методы исследования. Оценка воздействия промышленных предприятий (на примере Назаровской ГРЭС) и автотранспорта проводилась в г.Назарово. Объекты исследования отбирались в окрестностях Назаровской ГРЭС 2019–2021 гг., в зоне воздействия и на расстоянии до 200 км от предприятия. Материал в каждой точке собирался в августе. Стабильность развития оценивалась по величине флуктуирующей асимметрии пяти промеров листа. Сравнение проводилось по интегральному показателю – среднее относительное различие между сторонами на признак [56]. Определение тяжелых металлов осуществляли общепринятыми методами (ГОСТ 30178-96, ГОСТ 26929-94) Результаты исследования. Анализ условий местообитания древесных насаждений на территории г. Назарово показал, что основными факторами, ухудшающими их состояние (на примере березы повислой, черемухи обыкновенной, тополя дрожащего) являются выбросы Назаровской ГРЭС и автотранспортная нагрузка. С возрастанием воздействия антропогенной нагрузки зарегистрировано ухудшение состояние насаждений древесных растений. Определены наиболее чувствительные признаки показателей флуктуирующей асимметрии к антропогенному воздействию: - березы повислая - показатель j3 (расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка), - тополь дрожащий – показатели: j3 (расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка) и j4 (расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка и расстояние между концами этих же жилок), - черемуха обыкновенная – j4 (расстояние между концами первой и второй жилок второго порядка). Для территории Назаровского района и, в частности, г.Назарово, в целом зарегистрированы повышенные уровни ИФА (индекса флуктуирующей асимметрии) для рассматриваемых объектов, что может быть связано с многолетним негативным воздействием антропогенных источников загрязнения и использованием бурого угля АО Назаровская ГРЭС. При этом по стабильности развития изученных объектов можно выявить следующую закономерность: береза повислая> черемуха обыкновенная> тополь дрожащий. Установлено, что основным фактором, влияющим на состояние насаждений древесных растений, является фактор «экотоп» F-критерий для которого составил 74,9 с высоким уровнем статистической значимости (р <0.001). Анализ влияния таких факторов, как удаленность от ГРЭС, климатический фактор, роза ветров показал, что с первым фактором (удаленность от ГРЭС) тесно связан j5 (угол между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка) - факторные нагрузки на этот признак составляют 0,98; со вторым фактором (климатический фактор) связаны j1 (ширина левой и правой половинок листа), j3 (расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка) - факторные нагрузки соответственно 0,92 и 0,89). С третьим фактором (роза ветров) связаны j2 (длина жилки второго порядка), j4 (расстояние между концами первой и второй жилок второго порядка) - факторные нагрузки соответственно 0,98 и 0,72. Относительный вклад выявленных факторов в варьирование флуктуирующей асимметрии признаков практически одинаков (42,4 %, 30,7 % и 27,0 % соответственно). Сравнительный анализ показателей ИФА листовой пластинки тополя дрожащего, произрастающего вблизи АО «Назаровская ГРЭС» и Красноярской ТЭЦ-2 указывает на наименьшую стабильность развития тополя дрожащего, произрастающего вблизи АО «Назаровская ГРЭС» (выше в 1,5 раза, чем у листьев растений, находящихся около Красноярской ТЭЦ-2). Изменение величин ИФА параметров листовой пластинки тополя дрожащего объясняется действием двух факторов: мощность выбросов предприятий теплоэлектроэнергетики (относительный вклад в варьирование исследуемых показателей– 75,4%) и вид топлива, используемого при сжигании (относительный вклад в варьирование исследуемых показателей–18,6%). Показано, что уровень загрязнения почв вблизи теплоэлектростанций, обусловленный видом используемого топлива и розой ветров, оказывает существенное влияние на стабильность развития древесных насаждений. Разработаны рекомендации по сохранению древесных насаждений в условиях значительного воздействия антропогенных факторов. В озеленении промышленных зон и магистральных посадок города не рекомендуется использовать тополь дрожащий вследствие зарегистрированных для него наименее благоприятных условии. Ключевые слова: флуктуирующая асимметрия; нестабильность развития; береза повислая; тополь дрожащий; черемуха обыкновенная; комплексное антропогенное воздействие; урбоэкосистемы Публикации по теме выпускной квалификационной работы: 1. Лебедев, Н.А. Стабильность развития древесных растений, произрастающих вблизи АО Назаровская ГРЭС/ Н.А.Лебедев, И.С.Коротченко, Г.Г.Первышина, Т.А.Кондратюк, П.С.Байкалов // Уголь. – 2020 - №4. – С.58-61 (ВАК, SCOPUS) 2. Коротченко, И.С. Влияние выбросов тепловых электростанций Красноярского края на стабильность развития . тополя бальзамического / И.С.Коротченко, Н.А.Лебедев, Г.Г.Первышина, Т.А.Кондратюк, В.А.Медведева// Успехи современного естествознания. – 2020. - №10. – С.85-90 (ВАК) 3. Korotchenko, I.S. Concentration of heavy metals in the soil cover of industrial zones of Krasnoyarsk / I.S.Korotchenko, G.G.Pervyshina, N.A.Rozhkova, T.V.Kostetskay, N.A.Lebedev // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Volume 677, IV International Scientific Conference: AGRITECH-IV-2020: Agribusiness, Environmental Engineering and Biotechnologies 18-20 November 2020, Krasnoyarsk, Russian Federation - IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 677 042110 – URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/677/4/042110 61 (SCOPUS) 4. Лебедев Н.А. Сравнительный анализ стабильности развития Populus balsamifera и Betula pendula в условиях аэротехногенного загрязнениея г. Назарово/ Н.А.Лебедев, И.С.Коротченко, Г.Г.Первышина// Материалы Всероссийской конференции «Гомеостатические механизмы биологических систем». – Якутск: ЭИ НБ РС (Я). – 2021 – С.26-28 (РИНЦ) 5. Лебедев Н.А. Оценка возможности использования некоторых видов древесных растений в качестве лесозащитных насаждений вдоль автотрасс / Н.А.Лебедев, Г.Г.Первышина, И.С.Коротченко//Наука и образование: опыт, проблемы, перспективы развития: материалы международной научно-практической конференции. - Красноярск, 2021. - С. 373-375.