Биоиндикация и экологическое районирование урбанизированных территорий

 На правах рукописи

 

 

 

 

 

 

 

СТАСЕЛЬКО ЕЛЕНА  АНАТОЛЬЕВНА

 

БИОИНДИКАЦИЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ  РАЙОНИРОВАНИЕ

УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ

(НА ПРИМЕРЕ ГОРОДА ЭЛИСТА)

 

 

 

 

 

Специальность – 03.00.16 Экология

(биологические науки)

 

 

 

 

 

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

 

 

 

 

 

 

 

Астрахань – 2007

 

Работа выполнена в Астраханском государственном университете

 

 

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

кафедры биологии и экологии растений

Астраханского государственного университета

В.И. Закутнова

 

 

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Астраханского государственного университета

В.Н. Пилипенко

доктор биологических наук, профессор

Ставропольского государственного

университета А.Л. Иванов

 

Ведущая организация: Калмыцкий государственный  университет

 

 

 

Защита состоится  «___»__________ 2007 г. в ___ часов на заседании регионального диссертационного совета Д 212.009.02 при Астраханском государственном университете по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна 1.

 

 

 

С диссертацией можно  ознакомиться в библиотеке Астраханского  государственного университета

 

 

Автореферат разослан «__» ________2007 г.

 

 

 

 

 

 

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат биологических  наук, доцент   М.И. Пироговский

 

общая характеристика работы

 

Актуальность  исследования. Одной из важнейших проблем современности является изучение и сохранение биологического разнообразия в планетарном масштабе. Изучение видового состава флоры любой территории земного шара – основа для осуществления всей совокупности ботанических и экологических исследований.

Одним из способов контроля состояния окружающей среды является экологический мониторинг.

Показателями состояния  среды и ее компонентов могут  быть и представители органического мира – растения, животные, грибы, бактерии, комплексные симбиотические ассоциации, к которым принадлежат и лишайники (Бязров, 2002).

Для суждения о состоянии  среды, в особенности воздуха, широко используются представители лихенобиоты: видовой состав, распространение лишайников в городах, промышленных центрах, на территориях областей и ряда государств. Регистрация показателей представителей лихенобиоты – часть программы наблюдений многих станций сети глобального мониторинга окружающей среды (Израэль и др., 1982; Предварительная программа…, 1985).

Различные аспекты лихеноиндикации  загрязнения воздуха отражены в  многочисленных публикациях. С 1974 г. журнал «The Lechenologist » регулярно публиковал библиографию «Literature on air pollution and lichens» (39 выпусков).

Особенно важно изучение лишайников территорий, подверженных чрезмерному хозяйственному воздействию, к числу которых, несомненно, относится  Калмыкия.

В Калмыкии лихенобиота  изучалась в 2001 г. Н.Н. Очировой, ею приводится 38 видов лишайников (Очирова, 2001).

Для решения назревших  вопросов с 2004–2007 гг. проведены лихенологические исследования.

Цели работы: выявление особенностей биоразнообразия лихенобиоты Калмыкии; определение таксономического состава; изучение экологических и географических особенностей ее распределения; оценка воздействия урбанизированных территорий на лишайники.

Для достижения были поставлены задачи:

• Выявить видовой состав лишайников Калмыкии.
• Провести таксономический и сравнительно-систематический анализ с целью выяснения положения лихенобиоты в ряду ближайших флор.
• Провести экобиоморфологический и географический анализ лишайников.
• Изучить влияние городских условий на лишайники и лихеноиндикацию атмосферного загрязнения территории.
• Провести анализ лихенобиоты городов юго-востока России.

 

Научная новизна. В результате проведенных исследований впервые планомерно выявлен, изучен и проанализирован видовой состав лишайников Калмыкии.

Составлен полный конспект лихенобиоты Калмыкии с  указанием районов произрастания, экологии, географии вида и местообитания, насчитывающий 80 видов, из которых 23 вида лишайников являются новыми для региона.

Впервые проведен мониторинг лишайников г. Элиста, включающий зонирование на основе индикаторных видов и картирование по числу видов лишайников.

Проведен сравнительный анализ городской лихенобиоты г. Элиста, в различающихся по степени загрязнения местообитаниях, в градиенте окраина-город, разработана региональная шкала чувствительности эпифитных лишайников к загрязнению.

Дана оценка воздействия  атмосферного воздуха на трансплантированные талломы лишайников г. Элиста.

Изучено действие тяжелых  металлов на лишайники.

Проведен анализ лихенобиот городов юго-востока России.

Научно-практическая значимость работы. Создана коллекция лишайников в гербарии кафедры биологии и экологии растений АГУ.

Полученные данные могут  служить источником информации о  распространении отдельных видов лишайников, их экологических особенностях, а также материалом для флорогенетических построений.

Результаты  исследования по изучению трансплантации лишайников использовались для оценки воздействия атмосферного воздуха на новые, возможно, экстремальные для них условия, и выявления индикаторных видов.

Материалы исследований (в том числе гербарные образцы  лишайников) внедрены в учебный процесс: при чтении лекционного курса и проведения практикума по дисциплинам «Низшие растения и грибы», «Теория и методика экологического образования», и спец. курса «Знакомство с экосистемами» разделах большого практикума на II курсе, на учебно-полевых практиках в Калмыцком и Астраханском государственном университетах.

Основные положения, выносимые на защиту:

• Таксономический состав и особенности систематической структуры лихенобиоты Калмыкии.
• Состав экобиоморф и географических элементов лихенобиоты Калмыкии, отражающий ее гетерогенный характер.
• Влияние городских условий на лишайники и лихеноиндикация атмосферного загрязнения территории.
• Лихенобиота урбанизированных территорий (на примере города Элиста).
• Результаты наблюдений за трансплантированными талломами лишайников.
• Влияние тяжелых металлов на окружающую среду.
• Анализ лихенобиот городов юго-востока России.

Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены на научно-практической конференции «Проблемы экологии городов средозащитные технологии» (Астрахань, АГУ, 2004), Международной конференции «Проблемы сохранения и рационального использование биоразнообразия Прикаспия и сопредельных регионов» (Элиста, КГУ, 2005), V Международной научной конференции «Экология и рациональное природопользование» (РАЕ, М., 2007), Международной научной конференции «Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря» (Астрахань, АГУ, 2006), Международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию АГУ «Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования» (АГУ, 2007), Международный конгресс студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспектива – 2007» (Нальчик, КБГУ, 2007).

В целом диссертация  доложена на расширенном научном семинаре кафедр биологии и экологии растений, почвоведения Астраханского государственного университета (Астрахань, 2007).

Обоснование научных  положений, выводов и рекомендаций. Полученные научные положения и выводы диссертации являются результатом исследования, проведенных на базе кафедры биологии и экологии растений Астраханского государственного университета с использованием необходимого оборудования, современной компьютерной техники и программного обеспечения.

Выводы основаны на результатах  мониторинговых наблюдений, рекомендации апробированы и внедрены в практику работы вуза.

Личный вклад автора. Работы, выполненные в соавторстве и включенные в диссертацию, включают теоретическое обоснование проблем, выбор общего направления исследований, личное участие в исследованиях лихенобиоты в экспедициях и экспериментах.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 1 статья в журнале «Перспектива – 2007» КБГУ Международного конгресса студентов, аспирантов, и молодых ученых, 8 статей и докладов в материалах международных и российских конференций.

Объём и структура  диссертации. Работа изложена на 145 страницах компьютерного текста, содержит 2 рисунка, 30 таблиц. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, библиографического списка, приложения.

 

глава i. природно-климатические условия территории

 

Республика Калмыкия расположена на юго-востоке Европейской  территории Российской Федерации между 44°40′ и 47°35′ северной широты и 40°10′ и 40°50′ восточной долготы. На севере и северо-западе республика граничит с Волгоградской областью, на западе – с Ростовской областью, на юго-западе – со Ставропольским краем, на юге – Республикой Дагестан, на востоке с Астраханской областью и на юго-востоке омывается Каспийским морем. Общая площадь ее составляет 74,2 тыс. км². На территории Калмыкии выделяется: на юге – Кумо-Манычская впадина, на северо-западе – Ергенинская возвышенность, на востоке – Прикаспийская низменность. Город Элиста расположен на Ергенинской возвышенности.

Климат больших территорий формируется под воздействием комплекса физико-географических условий, из которых наиболее важными являются солнечная радиация, циркуляция атмосферы и подстилающая поверхность.

Калмыкия – самый  засушливый регион европейской части России. По степени засушливости климата эта территория уступает лишь пустыням Средней Азии. Летом и зимой здесь выпадает незначительное количество осадков, что объясняется не столько удаленностью района от океана, сколько сравнительно редким проникновением циклонов. Территория Калмыкии, благодаря своему южному положению, получает много тепла. Продолжительность солнечного сияния здесь составляет 2180–2250 ч за год . Количество суммарной солнечной радиации, поступающее на данную территорию, колеблется от 115 ккал/см² на севере и западе до 120 ккал/см² в центральных и юго-восточных районах.

Территория Калмыкии относится к маловодообеспеченным регионам страны, так как гидрографическая сеть здесь развита очень слабо. Лишь крайний северный участок, граничащий с Волгоградской областью, характеризуется относительной водностью порядка 0,5–1,0 л/с на 1 км². На остальной территории она еще ниже с тенденцией убывания в направлении с севера-запада на юго-восток и на юге практически близка к нулю.

Основной объем местного поверхностного стока, используемого  на нужды республики формируется на восточном склоне Ергенинской возвышенности, где расположено около 40 малых рек и балок с площадью водосбора от 30 до 780 км² и длиной 20–60 км. Реки и балки не составляют единого бассейна. Они раздельно впадают либо в Сарпинские озера и лиманы, либо имеют вообще сухие концы, теряясь на прилегающей низменности (что наиболее характерно для юго-восточных балок).

На западном склоне Ергенинской  возвышенности расположено 6 рек  и балок, в том числе верховья рек Россошь, Аксай Курмоярский и Сал, площадь водосбора – более 3 тыс. км². Поверхностный сток почти полностью уходит за пределы республики и не используется для нужд республики, за исключением объемов, восполняющих запасы месторождений подземных вод (в частности, Байяртинского на р. Зегиста, служащего источником питьевого водоснабжения г. Элиста).

Реки и  балки юго-западного склона Ергенинской  возвышенности и северного склона Ставропольской возвышенности с общей площадью водосбора в пределах республики около 5 тыс. км² весь свой сток сбрасывают в большой водоприемник – оз. Маныч-Гудило, расположенный в Кумо-Маныческой впадине в русле р. Маныч и соединенный с другим крупным водоемом – Пролетарским водохранилищем, размещающимся на территории Ростовской области, а также в другие озёра и лиманы (Адьяев С.Б. и др.).

Территория республики расположена в основном в зоне полупустыни, отличительной чертой которой является комплексность  почвенного и растительного покрова, проявляющаяся в мозаичном сочетании степных и пустынных участков. Такое сочетание обусловлено обилием солонцов и солончаков, распространенных в республике повсеместно.

Центральная часть Калмыкии характеризуется  пестротой и комплексностью почвенного покрова и пустынно-степным каштановым и бурым типом почвообразования. Почвообразующими материнскими породами являются лессовидные суглинки. Наиболее распространенными являются светло-каштановые суглинистые средне- и сильно солонцеватые, приуроченные к равнинным участкам и плоским вершинам гряд и увалов. Характерно комплексное залегание почв. Для них характерны заплывание при увлажнении и образование корки на поверхности при высыхании.