ВОЗДЕЙСТВИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА СОСТОЯНИЕ ПРИРОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ

УДК 504:574.3

Представлена разработанная Проблемной лабораторией БГИТА комплексная система биологического мониторинга лесных экосистем, апробированная в районе арсенала хранения химического оружия "Долина" в Почепском районе Брянской области. Намечены основные пути дальнейшего расширения комплексных исследований на базе заложенных стационарных пробных площадей, формирование тематической геоинформационной системы.

Ключевые слова: мониторинг, экология, лес, экосистема, компоненты экосистемы, биогеоценоз, наблюдение, системный подход, ГИС.

THE COMPLEX APPROACH IN THE ORGANIZATION OF BIOLOGICAL MONITORING OF FOREST ECOSYSTEMS V. P. Ivanov, I. N. Glazoon, S. I. Marchenko, D. I. Nartov, G. A. Kisternyj, M. J. Smirnova, J. V. Ivanov.

The complex system of biological monitoring of forest ecosystems developed by the Problem laboratory of Bryansk State Academy of Engineering and Technology and approved in the area of chemical weapon storage "Dolina" in area Pochep district of the Bryansk region is submitted. The basic ways of the further complex research "' are planned on the ground of the stationary trial areas, as well as the formation of the thematic geoinformation system.

Экологическая ситуация на Брянщине значительно осложнена различными формами антропогенного и техногенного воздействий на окружающую среду, что подтверждают материалы Доклада "О состоянии окружающей природной среды по Брянской области в 2004 году" [3]. Это радиоактивное загрязнение природных экосистем после аварии на Чернобыльской АЭС 1986 г., промышленные эмиссии крупных предприятий, выбросы автомобильного транспорта, несанкционированные свалки промышленно-бытовых отходов, лесные пожары и т. д. Важной проблемой региона является реализация долгосрочной программы утилизации химического оружия в Почепском районе.

В соответствии с Федеральным законом "Об уничтожении химического оружия", Федеральной целевой программой "Уничтожение запасов химического оружия в Российской Федерации" предусмотрено создание системы Государственного экологического мониторинга и проведение Государственного экологического контроля в зоне защитных мероприятий объекта по уничтожению химического оружия.

Постановлением Правительства Российской Федерации от 16 мая 2005 года № 303 "О разграничении полномочий федеральных органов исполнительной власти в области обеспечения биологической и химической безопасности Российской Федерации" определены полномочия федеральных органов исполнительной власти в сфере природопользования и охраны окружающей среды с целью обеспечения химической безопасности Российской Федерации.

Последствиями негативного воздействия комплекса техногенных факторов, как правило, являются деградация и разрушение природных экосистем. Для своевременной защиты природной среды необходима квалифицированная оценка экологической ситуации, которая возможна только при анализе значительного числа компонентов природных экосистем.

Особенностью региона является расположение в лесу или рядом с ним потенциально экологически опасных объектов различной ведомственной принадлежности. Лесные экосистемы, как составная часть биосферы, выполняют жизненно важные для человека функции. Велика социальная значимость леса. Это источник разнообразных природных ресурсов, место проживания и отдыха населения, объект историко-культурного наследия и т. д. Проектирование, строительство и эксплуатация любых крупных предприятий на территории лесных массивов и вблизи них должны производиться только при всесторонней оценке возможных негативных изменений аборигенных растительных сообществ, социальных аспектов населения.

Лесной массив, примыкающий к арсеналу химического оружия "Долина" и протекающая недалеко р. Рожок являются излюбленным местом отдыха жителей г. Почепа и окрестных сел. Строительство объекта уничтожения химического оружия (ОУХО) может повлечь за собой социальную напряженность среди местного населения, которую усилит вырубка леса на площади около 100 га и последующая деградация оставшихся растительных сообществ. В условиях эксплуатации объекта население будет озабочено возможным негативным влиянием его на здоровье людей и экологическую обстановку. Создание системы мониторинга окружающей природной среды, своевременная информация населения о состоянии лесных биогеоценозов поможет снижению социальной напряженности.

Организация долгосрочного прогнозирования экологической ситуации может быть решена планомерным сбором соответствующей информации в системе мониторинга трех уровней: предварительного (до начала строительства объекта), текущего (во время строительства и эксплуатации объекта) и последующего (после эксплуатации объекта). Комплексный подход при сборе и оценке экологической информации позволяет вывести исследования на качественно новый уровень, контролировать изменения в лесных биогеоценозах с самых ранних стадий проявления воздействия техногенных факторов. Однако дать реальную оценку влияния антропогенеза на различные компоненты экосистемы могут только специалисты высокой квалификации.

Негативное влияние человеческой деятельности на природу проявляется не сразу, поэтому необходима разработка долгосрочных экологических программ наблюдения за состоянием окружающей среды. Отклик различных компонентов биоты может проявляться постепенно, что является следствием буферности экосистем. В случае прогрессирующего накопления и развития негативных тенденций может произойти бифуркация (необратимое разрушение) экосистем, что недопустимо.

Основой мониторинга лесных экосистем являются стационарные пробные площади (СПП), которые закладывают в наиболее характерных лесных насаждениях основных лесообразующих пород в зоне воздействия объекта. Для осуществления контроля в чистой (фоновой) зоне в идентичных насаждениях по лесоводственным и таксационным параметрам также проводится закладка СПП. С определённой периодичностью осуществляется сбор информации, характеризующей текущее состояние развивающихся экосистем.

Коллектив Проблемной лаборатории "Биоразнообразие и экологический мониторинг природных экосистем" Брянской государственной инженерно-технологической академии (БГИТА) реализовал системный подход в организации сбора, обработки и анализа комплекса разнообразной информации в лесных экосистемах. Апробация и внедрение методики выполнено в районе арсенала хранения химического оружия (объект "Долина" в Почеп-ском районе Брянской области) [2], в районе объекта по утилизации железнодорожных мобильных пусковых установок (РЗ 85), в районе будущего строительства объекта уничтожения химического оружия, где проведены практические работы по закладке СПП. Научная деятельность осуществляется сотрудниками лесохозйственного факультета БГИТА, естественно-географического факультета Брянского государственного университета, ФГУП "Западное государственное лесоустроительное предприятие".

Система биологического мониторинга лесных экосистем включает три крупных подсистемы: мониторинг растительности, мониторинг зооценоза, мониторинг почвенного покрова. Важной основой в методике биологического мониторинга является комплексный подход при сборе данных по большинству компонентов лесного биогеоценоза, что проявляется не только в использовании широкого набора биологических индикаторов.

Биоиндикаторами контроля состояния окружающей природной среды определены следующие компоненты лесных сообществ: древостой сосны обыкновенной, ели европейской, дуба черешчатого; подрост; подлесок; живой напочвенный покров; сообщества эпифитных лишайников; репродуктивные органы растений (пыльца, семена, меристемные ткани); листовые пластинки березы повислой; почва; почвенная мезофауна; млекопитающие; орнитофауна; земноводные; герпетофауна; энтомофауна.

Работы ведутся по следующим основным направлениям:

• определение биометрических показателей древостоя и их анализ в динамике (состав, возраст, полнота, запас, средняя высота, средний диаметр, приросты по высоте и диаметру, запасу и др.);
• отбор кернов древесины и проведение дендрохронологического анализа (определение текущих радиальных приростов, их индексов, составление дендрохронологических шкал, анализ периодических радиальных приростов, статистическая оценка связей с климатическими показателями);
• оценка лесопатологического состояния насаждений и роли патологических факторов в процессах их ослабления;
• анализ состояния подроста и подлеска для оценки перспективы смены древостоя (количество особей, состав, возраст, надёжность, размещение по площади);
• оценка стабильности развития по показателям флуктуирующей асимметрии листовых пластинок березы повислой;
• геоботанические описания живого напочвенного покрова;
• анализ репродуктивных показателей основных древесных пород-лесо-образователей (семенная продуктивность, посевные качества семян, палинологические исследования, хромосомные аберрации в клетках меристемных тканей);
• анализ лихенометрических и лихеноиндикационных характеристик лишайниковых синузий; анализ видового состава, численности, распространения и встречаемости жизненных форм почвенной мезофауны;
• изучение видового состава, численности, плотности млекопитающих, орнитофауны, земноводных, герпетофауны, энтомофауны;
• изучение почвенно-грунтовых условий;
• изучение освещенности под пологом древостоев.

Работы выполняются с использованием методик, принятых при почвенных, таксационных, ландшафтных, лесопатологических оценках лесных насаждений, которые могут быть модифицированы с учётом особенностей региона исследований. Продолжается сбор уникального экспериментального полевого материала для организации предварительного мониторинга.

Предварительный мониторинг

Сбор социологической информации о роли и значении леса для населения, проживающего в зоне санитарно-защитных мероприятий ОУХО.

Детальные исследования на (СПП), расположенных на разном удалении от места строительства ОУХО.

Мониторинг фитоценозов на СПП

Картирование деревьев на СПП с построением детального плана расположения древесно-кустарниковой растительности.

Оценка биоразнообразия древесного полога, подроста, подлеска.

Определение продуктивности насаждений.

Оценка санитарно-патологического состояния деревьев.

Оценка качественного состояния и перспективы развития подроста.

Оценка репродуктивной способности насаждений.

Анализ динамики лесного фонда района расположения ОУХО.

Выявление динамики и направленности сукцессионных процессов в лесных насаждениях.

Дендрохронологический анализ роста основных лесообразователей (сосна обыкновенная, ель европейская, дуб черешчатый).

Лихеноиндикация.

Геоботанические исследования живого напочвенного покрова с детальным учетом видового состава травянистых растений, обилия и встречаемости различных видов на разном удалении от объекта. Палинологические исследования.

Цитогенетические исследования растений (анализ митотической активности и хромосомных аберраций меристемных тканей)

Мониторинг зооценозов (изучение видового состава, учёт численности и плотности, морфолого-анатомические исследования)

Изучение видового разнообразия и динамики почвенной мезофауны. Анализ распространения энтомофауны и фитопатогенных организмов в лесных насаждениях.

Изучение земноводных и герпетофауны (видовой состав, учёт относительной численности и плотности). Гомеостаз развития земноводных как показатель состояния окружающей среды.

Учет численности охотничье-промысловых животных на фоне антропогенного воздействия (видовой состав, относительная численность и плотность).

Изучение орнитофауны (видовой состав, учёт относительной численности и плотности).

Изучение млекопитающих (видовой состав, учёт относительной численности и плотности).

Мониторинг почвенного покрова СПП

Закладка и морфологическое описание опорных почвенных разрезов.

Отбор почвенных образцов, почвенно-химические лабораторные анализы.

Разбивка территории на сеть квадратов (5x5 м). Нивелирная съемка поверхности, построение моделей рельефа исследуемых территорий.

Закладка сети прикопок в углах квадратов с дополнительным бурением до глубины залегания второй почвообразующей (подстилающей) горной породы.

Массовый отбор почвенных образцов из гумусово-аккумулятивного почвенного генетического горизонта, почвенно-химические лабораторные анализы.

Камеральная обработка полевых материалов, построение детальной почвенной карты, картограмм содержания основных элементов минерального питания растений и почвенной кислотности.

На основе комплекса проведенных исследований планируется создание геоинформационной системы (ГИС), в которой найдет отражение уже полученная и новая информация.

Предлагаемая система биологического мониторинга может быть дополнена инструментальными методами анализа химического состава стабильных радиоактивных изотопов в различных компонентах растительности, зооценоза, почвы с целью изучения выноса элементов из почвы, исследованиями различных физиологических процессов у растений и животных.

Система биологического мониторинга даст возможность постоянного контроля экологической обстановки и принятия своевременных решений при её возможном негативном изменении. Регулярные наблюдения, сравнение полученных данных с аналогичными материалами в фоновой зоне помогут выявить направленность экологических процессов, дадут возможность прогноза экологической ситуации и разработки соответствующих рекомендаций по стабилизации и реабилитации природного комплекса.

Список литературы

1. Программа и методика биогеоценологических исследований.- М.: Наука, 1975.- 176 с.
2. Экологическое состояние природных систем в зоне арсенала химического оружия "Долина" (Почепский район Брянской области) / Рос. Зеленый Крест; под ред. В. П. Иванова.- М.: Агентство Ракурс Продакшн, 2003.- 36 с.
3. Доклад "О состоянии окружающей природной среды по Брянской области в 2004 году" / Комитет природопользования и охраны окружающей среды, лицензирования отдельных видов деятельности Брянской области; Сост.: В. П. Иванов, М. Ю. Смирнова, С. И. Марченко, И. Н. Глазун. - Брянск, 2005.- 317 с. Брянская государственная инженерно-технологическая академия

Сведения об авторах

Иванов Валерий Павлович родился в 1947 г., окончил в 1971 г. Брянский технологический институт, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой лесоводства Брянской государственной инженерно-технологической академии. Имеет около 100 печатных работ в области лесного хозяйства и экологии.

Глазун Игорь Николаевич родился в 1963 г., окончил в 1986 г. Брянский технологический институт, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры дендрологии и лесной селекции Брянской государственной инженерно-технологической академии. Имеет более 50 печатных работ в области радиационной и общей экологии леса.

Марченко Сергей Иванович родился в 1961 г., окончил в 1983 г. Брянский технологический институт, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры лесных культур и почвоведения Брянской государственной инженерно-технологической академии. Имеет более 30 печатных работ в области лесовосстановления, лесного почвоведения.

Нартов Дмитрий Иванович родился в 1973 г., окончил в 1985 г. Брянский технологический институт, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры лесоводства Брянской государственной инженерно-технологической академии. Имеет более 20 печатных работ в области лесоводства, лесной пирологии, естественного лесовозобновления.

Кистерный Григорий Анатольевич родился в 1963 г., окончил в 1989 г. Брянский технологический институт, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры лесозащиты и охотоведения Брянской государственной инженерно-технологической академии. Имеет более 30 печатных работ в области радиоэкологии, цитологии и генетики.

Смирнова Марина Юрьевна родилась в 1953 г., окончила в 1975 г. Брянский технологический институт, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры лесных культур и почвоведения Брянской государственной инженерно-технологической академии. Имеет более 40 печатных работ в области искусственного лесовосстановления, рекультивации, интродукции.

Иванов Юрий Валерьевич родился в 1983 г., аспирант института физиологии растений РАН, г. Москва. Имеет более 10 печатных работ в области лесного хозяйства.

Домашний адрес:

Служебный адрес: