Водоросли являются надежными индикаторами динамики загрязнителей в почве. Они могут указывать на присутствие в почве загрязняющих веществ, резко изменяющих почвенную альгофлору. В результате изменяется видовой состав и численность почвенных водорослей, формируются сходные по составу альгосинузии, что отражает уровень загрязнения почвы.
Специфика и мера воздействия автодорог на природные экосистемы требуют проведения разносторонних исследований, в том числе и альгологических. Почвенные водоросли являются весьма чувствительными организмами - индикаторами автотранспортного загрязнения придорожных участков почвы [2].
В 2002 - 2005 гг. нами изучалось изменение видового и численного состава водорослей охраняемых территорий Северо-Западного Кавказа в результате загрязнения почв тяжелыми металлами, поступающими от линейного источника (Лагонакская автомобильная трасса).
В результате проведенных исследований выявлен видовой состав почвенной альгофлоры охраняемых территорий Северо-Западного Кавказа (Таб. 1).
Составленный нами систематический список включает 65 видов почвенных водорослей из 41 рода, 27 семейств, 9 классов и 4 отделов. Из них 31 вид впервые указывается для территории Северо-Западного Кавказа. Систематический список почвенных водорослей составлен с учетом современной номенклатуры [1]. Среднее число видов в роде 1,6. Тридцать один род, т.е. большая их часть имеет уровень видового разнообразия ниже среднего, два рода насчитывают по 6 видов, один род - 5 видов, один род - 4 вида, один род - 3 вида, пять родов - по 2 вида. К многовидовым родам относятся: Oscillatoria, Phormidium, Microcystis, Pinnularia, Anabaena, Chlorella, Chlorococcum, Gloeocapsa, Gloeothece, Synechocystis. На их долю приходится 52, 4% от общего числа видов почвенных водорослей. На долю остальных одновидовых родов приходится 47,6% всего видового состава [4].
Тяжелые металлы поступают в придорожное пространство как в результате работы собственно транспортных средств, так и при истирании дорожного полотна. В результате истирания автопокрышек в почву вблизи автомобильной дороги поступают алюминий, кобальт, медь, железо, марганец, свинец, никель, фосфор, титан, цинк и другие элементы (Рис. 1).
Рисунок 1. Содержание тяжелых металлов в образцах почвы на экспериментальных пробных площадях
Подшипники, вкладыши, тормозные масла - источники поступления в окружающую среду меди и цинка; сгорание этилированного топлива - основной источник свинца. Кадмий поступает в природную среду в результате износа шин и истирания асфальтобетона.
Основная масса металлов автотранспортного происхождения очень быстро попадает на поверхность почвы. Часть из них включается в процессы почвообразования, часть поглощается растениями, часть выносится поверхностными и грунтовыми водами [3].
Таблица 1. Численный состав почвенной альгофлоры охраняемых территорий Северо-Западного Кавказа
|
Название семейства |
Количество видов |
% от общего числа видов |
|
Oscillatoriaceae |
12 |
18,6 |
|
Gloeocapsaceae |
7 |
10,9 |
|
Micocystidaceae |
5 |
7,8 |
|
Naviculaceae |
5 |
7,8 |
|
Coccobactereaceae |
3 |
4,6 |
|
Nostocaceae |
3 |
4,6 |
|
Anabaenaceae |
3 |
4,6 |
|
Chlorococcaceae |
3 |
4,6 |
|
Volvocaceae |
2 |
3,1 |
|
Chlorellaceae |
2 |
3,1 |
|
Protosiphonaceae |
2 |
3,1 |
|
Nitzschiaceae |
2 |
3,1 |
|
Pleurochloridaceae |
2 |
3,1 |
|
Chlamydomonadaceae |
1 |
1,5 |
|
Oocystaceae |
1 |
1,5 |
|
Pleurococcaceae |
1 |
1,5 |
|
Chlorosarcinaceae |
1 |
1,5 |
|
Ulotrichaceae |
1 |
1,5 |
|
Chaetophoraceae |
1 |
1,5 |
|
Phyllosiphonaceae |
1 |
1,5 |
|
Mesotaeniaceae |
1 |
1,5 |
|
Zygnemataceae |
1 |
1,5 |
|
Coscinodiscaceae |
1 |
1,5 |
|
Tabellariaceae |
1 |
1,5 |
|
Surirellaceae |
1 |
1,5 |
|
Botryochloridaceae |
1 |
1,5 |
|
Heterotrichaceae |
1 |
1,5 |
|
Всего : 27 |
65 |
100,0 |
Наиболее опасными загрязнителями природной среды среди тяжелых металлов традиционно считаются свинец и кадмий. Установлено, что 75 % свинца, содержащегося в топливе, выделяется в воздух в составе аэрозолей в сочетании с ионами хлора и брома и рассеивается. Аэрозоль свинецсодержащих частиц состоит из нескольких фракций (с различной величиной частиц). Наиболее крупные (тяжелые) частицы первой фракции оседают в непосредственной близости от дорожного полотна (на расстоянии до 5 - 7 м); соединения свинца более мелкой (второй) фракции отличаются большей растворимостью и поэтому большей токсичностью, зона действия свинца этой фракции считается активной и достигает 30 - 100 м от края дорожного полотна. Более 65 % выброшенного в воздух автотранспортными средствами свинца приходится на зону 7 - 8 м. Частицы кадмия оседают в основной массе в непосредственной близости от края автомобильной дороги.
Исследования образцов почв, отобранных на экспериментальных площадях вблизи участков автомобильной дороги с разной интенсивностью воздействия автотранспортного загрязнения, показали, что существует тенденция к повышению содержания свинца с ростом транспортной нагрузки (Рис. 2).
Рисунок 2. Изменение содержания свинца в почвенных образцах на разных экспериментальных площадях в зависимости от интенсивности автотранспортной нагрузки
По мере удаления от края дорожного полотна содержание свинца снижается. Это особенно характерно для экспериментальной площади № 1 (окрестности города Майкопа), отличающейся повышенным антропогенным воздействием. На площади № 9 (охраняемая территория, плато Лагонаки) колебания содержания свинца в почвенных образцах незначительны (Рис. 3).
Рисунок 3. Динамика содержания свинца в почвенных образцах в зависимости от удаленности от линейного источника загрязнения
Техногенное загрязнение почвы свинцом прослеживается до глубины 10 - 15 см, редко до 20 см; этот металл удерживается слоем гумуса и слабо мигрирует в почве. Установлено, что продолжительность пребывания загрязняющих веществ в почвах гораздо больше, чем в атмо- или гидросфере [5]. Поэтому загрязнение почв, и прежде всего тяжелыми металлами, практически необратимо.
Анализ почвенных образцов на содержание кадмия показал не высокую концентрацию данного металла в почвах. Вероятно, это связано с незначительным истиранием асфальтобетона в изучаемом районе.
Некоторые виды почвенных водорослей при высоких дозах содержания загрязняющих веществ активно размножаются, другие поддерживают жизнеспособность, следующие выпадают из сообществ.
Наиболее чувствительными к антропогенному загрязнению являются желто-зеленые водоросли. На отдельные виды зеленых водорослей загрязняющие вещества оказывают ингибирующее воздействие. На экспериментальной площади № 1 в почвенных образцах наблюдается уменьшение численности некоторых видов цианобактерий.
По мере приближения к автомобильной трассе степень загрязненности почв возрастает, что выражается в изменениях показателей состояния альгофлоры. Чувствительные к антропогенному загрязнению желто - зеленые водоросли обнаружены нами только на охраняемых территориях (территория и окрестности Кавказского государственного природного биосферного заповедника и заказника «Камышанова Поляна»). Мощный антропогенный пресс приводит к значительному уменьшению численности цианобактерий до их полного исчезновения, уменьшается число видов и количество особей массовых видов (Oscillatoria amphibia, Phormidium foveolarum, Chlorella vulgaris, Stigeoclonium tenue и др.), изменяются их морфологические показатели и биомасса.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Вассер С.П., Кондратьева, Масюк Н.П. Водоросли: Справочник. - Киев: Наукова Думка, 1989. - С. 3003 - 339.
- Володина О.В., Криворотов С.Б. //Актуальные вопросы экологии и охраны природы экосистем южных регионов России и сопредельных территорий: Материалы XVII межреспубликанской научно-практической конференции. - Краснодар: Кубанский госуниверситет, 2004.- С. 6-9.
- Кавтарадзе Д.Н. Николаева Л.Ф., Поршнева Е.Б., Флорова Н.Б. Автомобильные дороги в экологических системах (проблемы взаимодействия).- М.: ЧеРо, 1999.- 240 с.
- Криворотов С.Б., Володина О.В. //Успехи современного естествознания. - 2003. - № 12.- С. 92-93.
- Макарова А.И., Полунин С.Ф., Ильин Н.П., Славин Ф.И. //Гигиена и санитария. - 1983. - № 7. - С. 32-36.