Состояние зелёных насаждений крупных промышленных городов играет немаловажную роль: так, они служат местом рекреационного пользования и должны выполнять оздоровительные и эстетические функции лесов. Лесопарковые зоны создают микроклимат городов. Рекреационное лесопользование объективно способствует решению целого ряда задач социального характера.
Город Братск является одним из крупнейших промышленных городов Приангарья, в котором сосредоточено: алюминиевое производство; предприятия химической и целлюлозно-бумажной промышленности; предприятия теплоэнергетики. Основные источники загрязнения воздуха находятся очень близко друг к другу, за счет этого происходит перемешивание пылегазовых выбросов, что затрудняет определение доли участия каждого предприятия в загрязнении природной среды. Город Братск имеет сложный рельеф местности, повторяемость слабых ветров у поверхности почвы в разные месяцы года составляет 41 %, это все приводит к неблагоприятным условиям для рассеивания выбросов.
При изучении состояния растительности зелёных насаждений обращали внимание на результаты многолетних наблюдений по влиянию различных токсичных газообразных веществ промышленных выбросов, которые в свою очередь оказывают существенное влияние на рост и развитие древесных пород.
Снижению эстетических качеств рекреационных лесов помимо техногенного загрязнения способствуют и представители фитопатогенов и энтомовредителей.
В настоящее время частично используют в комплексе проведения мониторинговых исследований использования муравьёв в лесных сообществах и общем экологическом мониторинге среды, которые служат индикатором состояния растительности [1, 2].
Цель исследования: проведение мирмекологического мониторинга в лесопарковых зонах г. Братска.
Для достижения цели исследования необходимо решить следующие задачи:
1. Сбор информационных показателей состояния муравейников и проведение их инвентаризации.
2. Изучение состояния насаждений в биотопах, заселенных муравьями.
3. Комплексная оценка состояния зеленых насаждений.
Материалы и методы исследования
Объектами исследования явились лесопарковые зоны г. Братска. Карта-схема зон влияния промышленного загрязнения (данное зонирование лесов г. Братска разработано [3] с расположением объектов исследования) приведена на рис. 1.
Рис. 1. Карта-схема г. Братска
Инвентаризация муравейников включала в себя: определение видов муравьёв на обследуемой территории; описание насаждения, в котором находятся гнёзда.
На исследуемой территории были заложены учетные площадки, на которых производился учёт древостоев по общеизвестным методикам [4], по категориям состояния на основе шкал [5, 6].
При перечёте деревьев на учётных площадках отмечалось и патологическое изменение в состоянии [6].
Для обследования состояния насаждений были заложены пробные площади в количестве пяти штук размером 100×100 м. На каждой площади были измерены таксационные показатели у 40–100 деревьев и проведено лесопатологическое обследование. Для оценки жизнеустойчивости древостоев использовали общепринятую шкалу, с помощью которой состояние выделено 4 классами: класс 1 – древостои совершенно здоровые с признаками хорошего роста и развития. В древостоях 1 класса жизнеустойчивости нормальная лесная обстановка, хороший подрост, подлесок и живой почвенный покров, здоровых деревьев не менее 90 %. Класс 2 – древостои здоровые, но с явно замедленным ростом, здоровых деревьев не менее 50 %. Класс 3 – древостои с резко выраженным замедленным ростом и развитием, неустойчивые, здоровых деревьев не менее 20 %. Класс 4 – древостои явно отмирающие, их невозможно оздоровить, распад древесного сообщества достиг такой степени, что лесной обстановки не чувствуется, здоровых деревьев менее 20 % [7].
Обработка полученных данных проводилась статистическими методами с использованием компьютерной программы Exсel.
Результаты исследования и их обсуждение
Исследования проводились на территории трёх лесопарков г. Братска: 1 – расположен в жилом районе Энергетик; 2 – в жилом районе Падун; 3 – в центральной части г. Братска.
Исходя из представленных классификаций лесопарков [8], лесопарки относятся к закрытым ландшафтам, с равномерным размещением деревьев по площади и с высокой плотностью.
Исходя из представленной шкалы состояния древостоев, растительность лесопарков можно отнести ко 2 классу жизнеустойчивости и частично к 3 классу жизнеустойчивости.
Древесная растительность не отличается высоким биоразнообразием, преобладающей породой является сосна, подрост и кустарники присутствуют. Рельеф равнинный, тропиночная сеть развита хорошо.
По результатам исследований по каждой пробной площади были определены средние таксационные показатели древостоев (табл. 1).
Таблица 1
Средние таксационные показатели на пробных площадях
|
№ п/п |
Состав |
D, см |
H, м |
A, лет |
бонитет |
запас |
полнота |
|
1. |
10С+Ос |
34,9 |
23,2 |
90 |
2 |
75,9 |
0,6 |
|
2. |
10С+Ос,Б |
35,9 |
22,5 |
57 |
1 |
35,6 |
0,1 |
|
3. |
10С |
23,1 |
21,5 |
63 |
1 |
23,3 |
0,2 |
|
4. |
10С |
20,6 |
20,4 |
60 |
1 |
17,6 |
0,8 |
|
5. |
10С |
23,4 |
20,0 |
45 |
1 |
16,8 |
0,6 |
В целом на всех обследуемых пробных площадях преобладают разновозрастные, высокопродуктивные древостои сосны обыкновенной (P. sylvestris).
В табл. 2 представлена лесопатологическая оценка состояния зелёных насаждений, из которой видно, что чаще встречаются здоровые деревья. Незначительная часть имеет признаки усыхания. На некоторых пробных площадях имеется наличие деревьев с нарушенной устойчивостью к грибным патогенам, чаще всего встречаются некрозно-раковые болезни древесных пород.
Таблица 2
Признаки повреждений зелёных насаждений
|
№ п/п |
Количество деревьев, шт. |
Признаки повреждений |
Деревья, пораженные болезнями, шт. |
||
|
Здоровые, шт. |
Усыхающие, шт. |
Сухостойные, шт. |
|||
|
1. |
92 |
85 |
2 |
3 |
2 |
|
2. |
41 |
38 |
2 |
1 |
0 |
|
3. |
60 |
46 |
4 |
3 |
7 |
|
4. |
60 |
60 |
0 |
0 |
0 |
|
5. |
43 |
43 |
0 |
0 |
0 |
Для одного из дополнительных показателей в системе биомониторинга лесов использовали изучение мирмекофауны.
В рекреационных и деградирующих лесах с нарушенным режимом произрастания древесных растений происходит постепенная деградация комплексов муравьёв, которая выражается во фрагментации единой системы семей, обособлении гнезд, депопуляции (превышение старых деградирующих гнезд над молодыми растущими) и гибели муравейников [1].
Инвентаризация муравейников проводилась в лесопарках по следующим маршрутам: на одном объекте обследовано 5 муравейников, находящихся на разном удалении от основной тропы; на 2–3 муравейника; на 3–5 муравейников.
На рис. 2 показан муравейник с плоской формой купола с установлением его основных размеров.
Рис. 2. Вид муравейника пробной площади 1: d – диаметр гнездового вала; D – диаметр наземного купола; d' – диаметр внутреннего конуса; h – высота купола гнезда; Н – общая высота гнезда; пс – покровный слой купола; ВК – внутренний конус гнезда [3]
В лесопарке обитает серый песчаный муравей (Formica cinerea). На данной пробной площади характерно расположение гнезд только вдоль тропы. Муравейники имеют небольшую площадь основания и объем. Сезонная надстройка купола слабо выражена, наблюдается зарастание гнездового вала и купола травой, вялое движение рабочих особей, что свидетельствует о деградации муравейников. На основании данных по степени зарастания гнезд травой, муравейники отнесены к 3 и 4 степени деградации.
В табл. 3 приведены размеры муравейников на территории лесопарка центральной части г. Братска.
Таблица 3
Размеры муравейников на территории лесопарка центральной части г. Братска
|
№ гнезда |
Расположение гнезда |
Диаметр, м |
Высота, м |
Площадь Основания, м2 |
Объем гнезда, м3 |
Форма гнезда |
Состояние гнезда |
Степень зарастания травой, % |
|||
|
вала |
купола |
с валом |
купола |
вала |
купола |
||||||
|
1 |
Вдоль тропы |
0,35 |
0,30 |
0,18 |
0,12 |
0,07 |
0,007 |
Пл |
У |
90 |
60 |
|
2 |
Вдоль тропы |
0,43 |
0,30 |
0,13 |
0,03 |
0,07 |
0,007 |
Пл |
Ор |
90 |
70 |
|
3 |
На поляне |
0,36 |
0,34 |
0,42 |
0,13 |
0,10 |
0,007 |
Вк(ск) |
Ор |
80 |
30 |
|
4 |
Вдоль тропы |
0,49 |
0,37 |
0,18 |
0,11 |
0,13 |
0,007 |
Шл |
Ор |
90 |
70 |
|
5 |
Вдоль тропы |
0,40 |
0,25 |
0,28 |
0,19 |
0,04 |
0,007 |
Шл |
У |
90 |
80 |
В табл. 4 приведены размеры муравейников на территории лесопарка жилого района Падун.
Таблица 4
Состояние муравейников в парке на набережной пос. Падун
|
№ гнезда |
Расположение гнезда |
Диаметр, м |
Высота , м |
Площадь Основания, м2 |
Объем гнезда, м3 |
Форма гнезда |
Состояние гнезда |
Степень зарастания травой, % |
|||
|
вала |
купола |
с валом |
купола |
вала |
купола |
||||||
|
1 |
На поляне |
0,48 |
0,44 |
0,40 |
0,17 |
0,17 |
0,007 |
Шл |
Ор |
70 |
50 |
|
2 |
На поляне |
0,70 |
0,64 |
0,50 |
0,27 |
0,33 |
0,024 |
Сф |
Ор |
60 |
40 |
|
3 |
На поляне |
0,88 |
0,73 |
0,55 |
0,20 |
0,46 |
0,073 |
Шл |
Р |
70 |
30 |
В парке Падун обитает малый лесной муравей (Formica polyctena). Муравейники располагаются на поляне с наличием подроста сосны и осины. Отличительной особенностью является расположение гнезд треугольником. На куполе муравейника хорошо заметна сезонная надстройка и заметное движение муравьев. По данным степени зарастания травой муравейники отнесены ко 2 и 3 степени деградации.
В табл. 5 приведены размеры муравейников на территории лесопарка жилого района Энергетик.
Таблица 5
Состояние муравейников в парке жилого района Энергетик
|
№ гнезда |
Расположение гнезда |
Диаметр, м |
Высота , м |
Площадь Основания, м2 |
Объем гнезда, м3 |
Форма гнезда |
Состояние гнезда |
Степень зарастания травой, % |
|||
|
вала |
купола |
с валом |
купола |
вала |
купола |
||||||
|
1 |
Вдоль тропы |
0,65 |
0,55 |
0,50 |
0,26 |
0,24 |
0,007 |
Пл |
У |
70 |
0 |
|
2 |
На пне |
0,95 |
0,80 |
0,68 |
0,36 |
0,52 |
0,073 |
Вк(ск) |
Ор |
50 |
10 |
|
3 |
На камне |
0,70 |
0,60 |
0,45 |
0,22 |
0,27 |
0,011 |
К |
Р |
40 |
20 |
|
4 |
На поляне |
0,45 |
0,40 |
0,33 |
0,14 |
0,13 |
0,007 |
К |
Р |
10 |
0 |
|
5 |
На поляне |
1,20 |
1,10 |
0,43 |
0,22 |
0,95 |
0,068 |
Сф |
Ор |
0 |
0 |
В этом парке обитает рыжий лесной муравей (Formica rufa). Муравейники отличаются внушительными размерами и значительными площадью основания и объемами. Гнезда располагаются на пне, камне, чем отличаются от расположения муравейников на других пробных площадях. Наблюдается хорошо заметная сезонная надстройка с более светлой хвоёй. На гнёздах большое скопление рабочих, движение их оживленное. На данной пробной площади муравейники отнесены к 1 и 2 степени деградации, так как степень зарастания купола и вала травой незначительна.
Наибольшую среднюю высоту и диаметр имеют муравейники, расположенные в парке Энергетик, это свидетельствует о том, что данные муравейники развиваются нормально, численность особей большая, наблюдается высокая охотничья активность муравьев. Следовательно, состояние древостоя парка лучше, чем в парках Падун и центральной части, так как территория парка сильнее защищена от вредителей, а также улучшено состояние почв, за счет рыхления при строительстве гнезд.
Выводы
По результатам работы можно отметить следующее:
1. В исследуемых лесопарках древесная растительность представлена сосной обыкновенной (P. sylvestris), напочвенный покров представлен травостоем средним по высоте, густоте, неоднородным (костяника (R. saxatilis), вейник тростниковидный (С. arundinacea), ветреница отогнутая (A. reflexa), василистник малый (Th. minus), фиалка одноцветковая (V. uniflora), вороний глаз мутовчатый (Paris verticillata), орляк обыкновенный (Р. aquilinum) и др.). Лесопарки относятся к группе ландшафта закрытых пространств, с древостоями горизонтальной сомкнутости 0,6–1,0 с равным размещением деревьев.
2. Исходя из представленной шкалы состояния древостоев, растительность лесопарков можно отнести ко 2 классу жизнеустойчивости и частично к 3 классу жизнеустойчивости, так как имеется наличие деревьев до 25 % с явно замедленным ростом и развитием.
3. Возраст произрастающих насаждений на территории изучаемых объектов (средневозрастные) объясняет встречаемость следующих видов муравьёв: серый песчаный муравей (Formica cinerea), рыжий лесной муравей (Formica rufa), малый лесной муравей (Formicа polyctena).
4. По результатам инвентаризации муравейников можно сделать вывод о том, что на каждом маршруте исследования наблюдалась различная степень их деградации. Это напрямую связано с удаленностью от основного источника загрязнения (алюминиевый завод).
5. Результаты исследований по изучению мирмекофауны можно использовать в качестве одного из дополнительных показателей при проведении комплексной оценки состояния лесов.
Интегральным выражением положительной роли муравьёв в биогеоценозах является общее повышение биологической устойчивости и продуктивности леса [2].