Оценка интенсивности антропогенного воздействия на окружающую среду и прогноз возможного развития ситуации являются одними из важнейших задач экологии. При этом на данный момент основное внимание уделяется поиску недорогих и быстрых методов анализа, среди которых немаловажное место занимают методы биоиндикации.
Наилучшими биоиндикаторами являются наиболее широко распространенные чувствительные виды. На территории России среди древесных растений таковой является сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.) [1].
Чаще всего в биоиндикационных исследованиях используют продолжительность жизни хвои и среднюю ее длину [2]. Однако целью данной работы являлась проверка целесообразности использования такого параметра, как доля хвои, поврежденной хлорозами.
Механизм образования хлороза напрямую связан с загрязнением атмосферного воздуха. Токсикант, который, как правило, является окислителем, через устьица листа проникает внутрь клеток мезофилла, где оказывает воздействие на его фотосинтетический аппарат. В результате происходит нарушение процессов метаболизма, разрушение хлорофилла. На морфологическом уровне это приводит к изменению окраски листьев (хлорозу) [3].
Для проверки методики на территории Москвы были выбраны две пробные площади, сходные по всем факторам среды, за исключением степени загрязнения атмосферного воздуха.
Первая находилась в Северо-Западном административном округе – одном из самых чистых округов мегаполиса в Серебряноборском лесничестве (далее – СЛ). По данным ГПБУ «Мосэкомониторинг» [4] эта территория относится к зоне первого типа (находится под непосредственным влиянием автотранспорта). Уровень воздействия ТЭЦ здесь минимальный и составляет 0,8-1,0 ПДК [5].
Вторая пробная площадь находится в одном из самых загрязненных округов города (Юго-Восточном административном округе) в Кузьминском лесопарке (далее – КЛ). По данным ГПБУ «Мосэкомониторинг» [4] данная территория относится к зоне второго типа (смешанный тип территории, находящийся под воздействием различных антропогенных стрессоров). Воздействие ТЭЦ здесь одно из самых интенсивных на территории Москвы, в 2,0-2,5 раза превышающее ПДК [5].
Исследования проводятся с марта 2010 г. В конце 2011 г. для проведения контрольного анализа методики были добавлены еще два местообитания: Филевский лесопарк (далее – ФП), находящийся в относительно благополучном Западном административном округе, и контрольная пробная площадь в Истринском лесном хозяйстве (далее – ИЛ), находящаяся в 38 км на запад от Москвы. Уровень воздействия ТЭЦ в ФП немного выше, чем в СЛ, превышение ПДК составляет 1-1,5 раза [5].
В каждом местообитании случайным образом выбиралось 5 одновозрастных молодых сосен (около 10-15 лет). На каждом дереве на высоте 1-1,5 м над землей с южной стороны [6] на трех ветках на приростах разных лет случайным образом выбиралось по 20 хвоинок (всего 300 хвоинок с каждого прироста на каждой пробной площади). Хвоя считалась поврежденной хлорозами, если на ней имелось одно пятно хлороза более 1 мм или несколько таких пятен. Полученные данные представлены на рис. 1-4.
Рис. 1. Доля хвои, поврежденной хлорозами, в ИЛ
Рис. 2. Доля хвои, поврежденной хлорозами, в ФП
Заметно, что степень повреждения хвои хлорозами в контрольном местообитании (рис. 1) значительно ниже, чем в местообитаниях на территории города (рис. 2-4), что соответствует данным физико-химического мониторинга о большей чистоте воздуха на рассматриваемой пробной площади. Наиболее показательным является прирост 2011 года. Высокая доля поврежденной хвои на приросте 2010 года может быть связана с аномальной жарой и пожарами 2010 года, когда резко увеличилась концентрация загрязняющих веществ в атмосфере [7].
В целом во всех местообитаниях с течением времени происходит постепенное увеличение степени повреждения хвои хлорозами.
Рис. 3. Доля хвои, поврежденной хлорозами, в КЛ
Рис. 4. Доля хвои, поврежденной хлорозами, в СЛ
Анализ полученных данных с пробных площадей в черте города показывает, что состояние хвои в СЛ несколько лучше, чем в КЛ, хотя разница не настолько существенная, как при сравнении контрольной площади и СЛ. Лучше всего это прослеживается на приросте 2011 года в мае и августе 2012 года. Состояние прироста 2010 года доказывает, что задымление атмосферы во время пожаров перекрыло влияние отдельных локальных источников загрязнения.
Различие показателей данного параметра в ФП и СЛ укладывается в погрешность измерения.
Стоит отметить, что общее состояние сосен значительно хуже в КЛ, нежели в СЛ и ФП: деревья сильно угнетены, длина приростов меньше, чем на других площадках. В КЛ и ФП хвоя покрыта частицами пыли.
Выводы
Доля хвои, поврежденной хлорозами, может быть использована в экспресс-анализе местообитания.
Оценку степени загрязнения атмосферы следует проводить в мае и августе по хвое прошлогоднего прироста.
Данная методика не позволяет выявить незначительные превышения ПДК (1-1,5 раза) в результате влияния ТЭЦ. Однако она позволяет выявить территории, на которых уровень воздействия ТЭЦ превышает ПДК в 2-2,5 раза.