Антропогенная трансформация растительности в зоне влияния промышленных объектов г. Павлодара icon

Антропогенная трансформация растительности в зоне влияния промышленных объектов г. Павлодара



НазваниеАнтропогенная трансформация растительности в зоне влияния промышленных объектов г. Павлодара
страница1/2
ЛЕОНОВА ЮЛИЯ МИХАЙЛОВНА
Дата конвертации25.12.2012
Размер0.52 Mb.
ТипАвтореферат
источник
  1   2


УДК 581.524.4 (282.256.16) (574.25) На правах рукописи


ЛЕОНОВА ЮЛИЯ МИХАЙЛОВНА


Антропогенная трансформация растительности в зоне влияния промышленных объектов г. Павлодара


Специальность 03.00.05 – «Ботаника»


Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата

биологических наук


Республика Казахстан

Алматы, 2010 г.

Работа выполнена в Павлодарском государственном университете им. С.Торайгырова Министерства образования и науки Республики Казахстан


^ Научный руководитель: Доктор биологических наук,

профессор Огарь Н.П.


Официальные оппоненты: Доктор биологических наук

Садырова Г. А.


Кандидат биологических наук

Ахметова А.Б.


Ведущая организация: ДГП «Институт биологии и

биотехнологии растений»

^ РГП «НЦБ» КН МОН РК


Защита диссертации состоится «30 » апреля 2010 года в 15-00 часов на заседании диссертационного совета Д 53.22.01. в ДГП «Институт ботаники и фитоинтродукции» РГП «Центр биологических исследований» КН МОН РК по адресу: 050040, г. Алматы, ул. Тимирязева, 36 «д».

Факс 8 (727) 394 80 40; E-mail: ibpf@nursat.kz


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДГП «Институт ботаники и фитоинтродукции» РГП «Центр биологических исследований» КН МОН РК по адресу: 050040, г. Алматы, ул. Тимирязева, 36 «д».


Автореферат разослан « 27 » марта 2010 года



Ученый секретарь диссертационного

совета Д. 53.22.01,

доктор биологических наук





Ермекова Б.Д.


ВВЕДЕНИЕ


Общая характеристика работы. Антропогенная трансформация растительности вблизи крупных промышленных центров, каким является г. Павлодар, является следствием воздействия различных факторов, как химических, связанных с влиянием выбросов действующих предприятий, так и механических, обусловленных хозяйственной деятельностью. Диссертационная работа направлена на изучение современного состояния растительного покрова территории, находящейся под интенсивным антропогенным воздействием, с целью разработки научно обоснованных рекомендаций по сохранению биоразнообразия, охране и восстановлению растительности.

^ Актуальность проблемы. Растительный покров является основным автотрофным блоком природных экосистем, выполняющим многие жизненно важные функции, утрачиваемые в результате хозяйственной деятельности человека.

Воздействие антропогенных факторов на растительность в различных регионах неодинаково и зависит от приоритетов хозяйственного освоения территории, но в любом случае, итогом такого воздействия является трансформация растительности, сопровождающаяся нарушением структуры, уменьшением флористического разнообразия и продуктивности сообществ. Это, в свою очередь, вызывает негативные процессы в других средах.

К настоящему времени в Казахстане хорошо изучены антропогенные смены растительности в результате механического воздействия (выпас скота, дорожная дигрессия и т.п.). Реакция же отдельных видов растений на загрязнение промышленными выбросами и трансформация растительности в результате их влияния пока мало исследованы, особенно в степной зоне.

В Павлодарской области функционируют крупнейшие в Республике предприятия теплоэнергетики и металлургической промышленности: Павлодарский алюминиевый завод, ТЭЦ-1,2,3, Казахстанский электролизный завод, Аксуский завод ферросплавов (АЗФ), Аксуская электростанция (АГРЭС), ПФ ТОО «KSP-Steel» – переплавка стали – на базе цехов ранее существовавшего тракторного завода, а также нефтехимический (ПНХЗ), картонно-рубероидный заводы (КРЗ), и цеха АО «Каустик» на базе не функционирующего химического завода. Выбросы в атмосферу этих предприятий, в основном пыль разной степени дисперсности, содержащиеся в ней тяжелые металлы (ТМ) и газовая составляющая оказывают значительное влияние на растительный покров территории, окружающей г. Павлодар.

Для сохранения биоразнообразия, восстановления естественного растительного покрова и улучшения экологического состояния окружающей среды необходимы знания об особенностях сукцессий растительности под воздействием антропогенных факторов, реакции отдельных видов флоры на воздействие химических элементов и различных их соединений.
^

Целью являлось исследование антропогенной трансформации растительности в зоне влияния промышленных объектов г. Павлодара.


В процессе исследования решались следующие задачи:

  • выявить основные антропогенные факторы, оказывающие влияние на растительный покров в зоне влияния промышленных объектов г. Павлодара в радиусе 50км;

  • определить современный состав и особенности трансформации флоры, эколого-биологические особенности и индикационную роль отдельных видов в диагностике факторов антропогенной трансформации;

  • оценить современное состояние, особенности состава и пространственной структуры растительного покрова;

  • установить сукцессионные ряды трансформации растительности в результате полифакторного – химического и механического – воздействия;

  • проанализировать содержание и особенности аккумуляции тяжелых металлов (Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Zn, Cu, Pb, Sr) в почвах, а также в надземных и подземных органах доминирующих видов растений;

  • разработать рекомендации по восстановлению растительности территории, сохранению флористического и фитоценотического разнообразия.

Положения, выносимые на защиту:

  1. Флористический состав, в частности, доля участия синантропных и рудеральных видов, является индикатором степени трансформации растительных сообществ.

  2. Длительное воздействие антропогенных факторов приводит к трансформации растительности, которая выражается в ее ксерофитизации, упрощении флористического состава и структуры сообществ, их пространственной конвергенции и утрате ресурсной ценности.

  3. Подверженные воздействию механических факторов (выпаса, дорожной дигрессии и т.п.) растения интенсивнее поражаются веществами, содержащимися в выбросах промышленных предприятий.

^ Научная новизна работы. Впервые проведено детальное исследование современного состояния флоры и растительности в зоне влияния промышленных предприятий г. Павлодара. Установлен состав и составлен список флоры района исследований, включающий 250 видов высших растений из 41 семейства и 142 родов, выявлена доля участия синантропных и рудеральных растений. Впервые для данного региона изучена роль химического загрязнения тяжелыми металлами в трансформации флоры и растительности, установлены ряды антропогенных смен растительных сообществ в различных экологических условиях. Выявлены механизмы поступления и аккумуляции тяжелых металлов в системе «почва-растение» на примере доминирующих видов флоры. Показана индикационная роль отдельных видов растений в диагностике стадий трансформации растительности.

^ Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость работы заключается в изучении особенностей состава и структуры растительного покрова при длительном воздействии комплекса антропогенных факторов, в том числе, выбросов промышленных предприятий и изучении влияния на растения тяжелых металлов.

Практическим результатом работы является инвентаризация флоры, оценка степени трансформации растительности, разработка рекомендаций по сохранению флористического и фитоценотического разнообразия, охране и восстановлению растительности в условиях интенсивного антропогенного воздействия.

Результаты исследований применяются в учебном процессе на кафедре биологии и экологии факультета химических технологий и естествознания ПГУ им. С. Торайгырова, а также могут быть использованы для разработки критериев и оценки воздействия на растительность выбросов загрязняющих веществ в зоне влияния промышленных предприятий.

^ Источники исследования. Основу диссертационной работы составляет фактический материал, собранный в период полевых исследований 2005-2009 г.г. лично автором в рамках Программы очной аспирантуры ПГУ им. Торайгырова.

Проанализированы фундаментальные материалы и научные публикации, посвященные исследуемому вопросу.

^ Апробация работы. Основные результаты исследования доложены на: Международной конференции, посвященной памяти выдающихся ботаников Казахстана «Исследования растительного мира Казахстана», Алматы, 2006г.; на Международной научной конференции «Биоразнообразие степных сообществ», Костанай, 2006; на Международной научной конференции «Биологическое разнообразие азиатских степей», Костанай, 2007г.; на Международной научной конференции молодых ученых, студентов и школьников «VII Сатпаевские чтения», Павлодар, 2007 год; на Международной научной конференции «Растительный мир и его охрана», посвященной 75-летию ИБФ, г. Алматы; на Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии и природопрользования в Казахстане и сопредельных территориях», Павлодар, 2007 год; на Международной научной конференции «Биология: теория, практика, эксперимент», Саранск, 2007; на Международной научной конференции студентов, магистрантов и молодых ученых «Ломоносов - 2008», Астана, 2008 год.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ.

^ Объем и структура диссертации: Диссертация изложена на 146 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 7 разделов, заключения и приложения, включает 164 библиографических ссылки, 34 рисунка, 78 таблиц.


^ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 Обзор литературы

Трансформация растительного покрова в результате хозяйственной деятельности человека характерна для многих регионов и стран, но фундаментальные исследования этой проблемы были начаты в 70-х годов прошлого столетия. Изучены научные публикации и результаты выполненных в Казахстане фундаментальных исследований по данному вопросу. Анализ работ показал, что большая их часть (Бижанова, Курочкина, 1989, Огарь и др., 1999, Марынич, 1999, Сарсенова, Бижанова 2001, Исламгулова 2005, 2009). посвящена изучению трансформации растительности под влиянием факторов механического воздействия (выпас скота, дорожная дигрессия, рекреация и т.п.). По району наших исследований имеются публикации, в которых рассматриваются различные аспекты изучения флоры и растительности (Прозорова и др., 1978, 2001; Ермиенко, 2006, 2008; Иващенко, Огарь, Топканбаева, 2006; Каденова, 2003, 2007; Альмишев, 2006; Жумадилов, 2004, 2005; Камкин, 2006, 2009).

Вопросы воздействия промышленного загрязнения до настоящего времени изучены слабо. В этом направлении проводились исследования по воздействию на растительность и техногенные ландшафты радиационного загрязнения Семипалатинского ядерного полигона (Плисак, 1996, Султанова, 2000, 2001; Сапронова, 2003; Айдосова, 2003, 2006; Панин и др., 1999, 2002, 2004) а также ракетного топлива в зоне влияния космодрома «Байконур» (Ахметова, 2006, 2007). По Павлодарской области имеются работы, в которых дана оценка промышленных выбросов и основных загрязнителей на почвы, воздух, наземные и подземные воды (Салтыбаев,1995; Хлыстун, 1999; Алпатова, 2004; Тантон, 2004; Панин, Гельдымамедова, Ажаев, 2002 -2006).

Анализ имеющихся публикаций показал, что трансформация растительности в Казахстане исследуется в разных аспектах, но при этом мало работ, где оценивается реакция отдельных растений и растительного покрова в целом на загрязнение промышленными выбросами в комплексе с другими факторами воздействия. Это обусловило выбор темы наших исследований.


^ 2 Объекты и методы исследований

Исследования по оценке трансформации растительного покрова проводились с 2005 по 2009 г.г. в зоне влияния промышленных предприятий г. Павлодара в радиусе 50 км от границы города (Рисунок 1). Объектами исследования являлись флора и растительный покров территории, а также доминирующие виды растений. Изучались состав и структура растительных сообществ, общие закономерности их пространственного распределения, смены растительности под влиянием антропогенных факторов, в том числе выбросов промышленных предприятий, а также реакция отдельных видов на загрязнение окружающей среды в зависимости от экологических условий. Особое внимание было уделено изучению влияния загрязнения тяжелыми металлами в системе «почва-растение».

Исследования проводились на 47 ключевых участках, с использованием классических и современных эколого-геоботанических методов. Антропогенная динамика изучалась методом оценки состояния растительного покрова в одних и тех же сообществах в разные годы и одни и те же сроки (июнь-июль), и последующего сравнительного анализа полученных данных.

На каждом участке отбирались пробы почв и доминирующих видов растений (^ Artemisia austriaca, Agropyron pectinatum, Potentilla bifurca) для химических анализов на содержание тяжелых металлов согласно методическим рекомендациям (1995). Пробы анализировались на содержание в почве и растениях Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Zn, Cu, Pb, Sr в химической лаборатории методом рентгенофлюоресцентного анализа (для почвы – с отжигом, для растений – с предварительным озолением) на РФА - спектрометре «Спектроскан GF-1E» (Россия, 2000г/в), а результаты анализов сопоставлялись с существующими в Республике нормативами ПДК (почва) и данными фонового участка, удаленного от источников загрязнения. Признаки химического загрязнения растений оценивались и визуально, при геоботаническом описании (некроз и хлороз листьев, неотения, изменение морфологических параметров и т.п.).

Оценка степени антропогенной трансформации растительности осуществлялась по разработанной нами 5-бальной шкале, характеризующей разные стадии деградации. Описывали как условно фоновые (слабо нарушенные) сообщества, так и их производные, в разной степени трансформированные. Перед началом работ были установлены все имеющиеся на территории факторы трансформации растительности.

В ходе полевых исследований 2005-2009г.г. сделано более 150 геоботанических описаний, собрано и определено около 450 листов гербария, отобрано и проанализировано в лаборатории на содержание тяжелых металлов 170 проб почв и 60 - растений.


^ 3 Природные условия района исследований

В главе дается характеристика основных компонентов природной среды (рельеф, геология, климатические параметры, гидрология, гидрография, гидрогеология, почвы и почвенный покров) непосредственно района исследований и окружающей территории.


^ 4 Факторы антропогенной трансформации и их влияние на растительность

В окрестностях крупных городов с развитой промышленностью, в том числе и г. Павлодара, имеет место полифакторное воздействие на растительность и другие компоненты окружающей среды. При выявлении факторов воздействия нами использовалась обобщенная классификация, разработанная сотрудниками лаборатории геоботаники Института ботаники и фитоинтродукции для территории Казахстана (1999).


    1. ^ Воздействие на почвы и растительность механических факторов

Рассматриваются преобладающие в районе исследований факторы физического (механического) влияния на растительность - выпас скота, распашка земель, дорожная дигрессия, селитебное воздействие (создание инфраструктуры), рекреация – и их воздействие.


^ 4.2 Воздействие на почвы и растительность химических факторов

Рассматривается химическое воздействие компонентов эмиссий промышленных предприятий. Большей частью это пыль и содержащиеся в ней тяжелые металлы, газовая составляющая, а также тепловое загрязнение.



Рисунок 1 – Схема района исследований

^ 5 Трансформация флоры района исследований

Естественный растительный покров территории до активного освоения и промышленного развития региона был представлен разнотравно-дерновиннозлаковыми и типчаково-ковыльными (Festuca valesiaca, Stipa capillata) сухими степями. В связи с многолетним интенсивным воздействием различных факторов в настоящее время преобладают в основном антропогенные модификации условно-коренных степных сообществ (злаково-полынные, лапчатково-полынные со злаками и т.п.), в разной степени утративших свой эколого-ресурсный потенциал и флористическое разнообразие. В районе исследований нами зарегистрировано 250 видов высших растений из 41 семейств и 142 рода, из них 12 видов - интродуценты, которые входят в состав искусственных насаждений. Спектр ведущих семейств рассматриваемой территории отражен на Рисунке 2.





Рисунок 2 – Спектр ведущих семейств


Сравнительный анализ спектров преобладающих семейств с имеющимися данными (Плисак, 1968) показал, что наблюдается не только трансформация растительности, но и флоры. Преобладание таких семейств, как Chenopodiaceae и Brassicaceae, означает, что в сообществах велика доля сорных растений. Значительное уменьшение роли кормовых растений семейства Fabaceae в сообществах свидетельствует об имеющем место в течение длительного времени перевыпасе скота. Увеличение числа видов семейства Polygonaceae - индикатор значительной дорожной дигрессии. Смещение позиций семейств Rosaceae и Lamiaceae свидетельствует о ксерофитизации растительности и опустынивании территории.

Основным ценотипом в районе наших исследований является степной – 107 видов или 46%, затем – сорный – 59 видов или 25%. Дигрессионно-активные виды, или апофиты, рассматриваются в данном случае как коренные и отнесены каждый к своему ценотипу – степному, лугово-степному, луговому, пустынно-степному. Эти виды представляют собой особую группу трансформированной флоры. Сюда относятся все виды полыней, особенно Artemisia austriaca, A. scoparia, A. sieversiana, A. dracunculus, A. marschalliana, некоторые дерновинные злаки (Agropyron pectinatum, Festuca valesiaca, Stipa capillata), солянки (Ceratocarpus arenarius, Kochia prostrata) и, как показали наши исследования – некоторые виды лапчатки (Potentilla bifurca, P. anserina), а также тысячелистника (Achillea millefolium, Achillea nobilis) и другие растения.

Антропогенная флора обследованной территории представлена двумя флорогенетическими элементами: апофитами - 65 видов (из 238, не считая видов, входящих в состав искусственных насаждений) - 27%, и антропофитами - 59 видов или 25%. Среди антропофитов преобладают собственно адвентивные (24 вида или 40%), археофитов (12 видов, 20%) больше, чем неофитов (6 видов, 10%) и эргазиофитов (5 видов, 8%).

Апофитная и антропогенная флора различается по таксономической структуре, как по количеству семейств и родов, так и по составу ведущих семейств. Общими для них являются 10 семейств: Asteraceae, Apiaceae, Brassicaceae, Boraginaceae, Chenopodiaceae, Poaceae, Polygonaceae, Primulaceae, Ranunculaceae, Scrophulariaceae. Наиболее значительно представлены: Asteraceae – 15 родов, 18 видов; Chenopodiaceae - 8/14 и Brassicaceae – 7/8, Poaceae – 4 рода, 5 видов. Семейства Amaranthaceae, Cannabaceae, Urticaceae, Convolvulaceae, Solanaceae, Orobanchaceae представлены только сорными растениями.

Нами выделены следующие виды сорных и дигрессионно-активных растений, являющихся индикаторами различных факторов антропогенного воздействия:

  • селитебной деятельности (создание инфраструктуры, населенные пункты, свалки и пр.) - ^ Atriplex tatarica, Chenopodium glaucum, Berteroa incana, Sisymbrium loeselii, Lepidium ruderale (27 видов рудеральных растений);

  • пионеры зарастания на залежах - Setaria viridis, Atriplex sagittata, Amaranthus retroflexus, Capsella bursa-pastoris, Berteroa incana, Linaria vulgaris (70 видов постсегетальных);

  • пастбищной дигрессииPolygonum aviculare, Bassia sedoides, Ceratocarpus arenarius, Kochia prostrata (25 видов пасквальных);

  • дорожной дигрессии^ Cannabis ruderalis, Berteroa incana, Polygonum aviculare (13 видов придорожных растений).

Не рассматривались нами сегетальные культурные растения (участки, засеянные в хозяйственных целях) и пирогенные (влияние данного фактора на наших участках отмечено незначительно).

Исследования показали, что трансформация флоры привела к потере флористического и фитоценотического разнообразия. Если по данным Р.П. Плисак (1968 г.) ранее в степных сообществах отмечалось от 35 до 60 видов, то в настоящее время их число колеблется от 5 до 25, но при этом значительная доля приходится на виды адвентивной флоры (20-70%). В настоящее время в регионе преобладают, как правило, устойчивые к механическому воздействию виды злаков (Agropyron pectinatum, Festuca valesiaca), полыней (Artemisia austriaca, A. marschalliana, A. dracunculus, A. absinthium, A. scoparia) и сорные однолетние растения – Polygonum aviculare, Chenopodium album, Bassia sedoides, Atriplex sagittata, Lepidium ruderale.

Антропогенное воздействие приводит к увеличению числа видов - ксерофитов, увеличению обилия сорных растений, конвергенции растительных сообществ и упрощению пространственной структуры растительного покрова территории. Это повсеместно отмечается в районе наших работ. При уменьшении воздействия и улучшении погодных условий, в частности влагообеспеченности, отмечается увеличение мезофитных растений.

  1   2




Похожие:

Антропогенная трансформация растительности в зоне влияния промышленных объектов г. Павлодара iconПоложение Конкурса, посвященного 110 –летию известного казахского поэта, домбриста, композитора Исы Байзакова «Аққу дәурен». Организаторы конкурса
Организаторы конкурса: Отдел культуры и развития языков г. Павлодара, Дворец культуры им. Естая отдела культуры и развития языков...
Антропогенная трансформация растительности в зоне влияния промышленных объектов г. Павлодара iconУправление образования Павлодарской области гу «Гимназия №3 для одаренных детей» г. Павлодара Доклад о состоянии и развитии системы образования Павлодар, 2010 г.
Мониторинговая служба гу «Гимназия №3 для одаренных детей» г. Павлодара Ж. П. Карамбаев, В. А. Макишева, Т. И. Дягилева
Антропогенная трансформация растительности в зоне влияния промышленных объектов г. Павлодара iconГаагское соглашение о международном депонировании промышленных образцов
Монакским Дополнительным актом от 18 ноября 1961 г., Стокгольмским Дополнительным актом от 14 июля 1967 г., измененным 28 сентября...
Антропогенная трансформация растительности в зоне влияния промышленных объектов г. Павлодара iconИсследование влияния электромагнитных полей на свойства водных структур и биологических объектов 6M060400 (6N0604) Физика Реферат диссертации на соискание академической степени магистра естественных наук по
Диссертации на соискание академической степени магистра естественных наук по специальности Физика
Антропогенная трансформация растительности в зоне влияния промышленных объектов г. Павлодара iconПриказ и о. Министра финансов Республики Казахстан от 6 декабря 2007 года №445 Об утверждении Правил определения объектов налогообложения и объектов, связанных с налогообложением,
Об утверждении Правил определения объектов налогообложения и объектов, связанных с налогообложением, на основе косвенных методов...
Антропогенная трансформация растительности в зоне влияния промышленных объектов г. Павлодара iconМетодическая поддержка полиязычного образования в условиях функционирования гимназии №3 для одаренных детей г. Павлодара Макишева В. А., заместитель директора по научно-методической работе гу «Гимназия №3 для одаренных детей»
Макишева В. А., заместитель директора по научно-методической работе гу «Гимназия №3 для одаренных детей» г. Павлодара
Антропогенная трансформация растительности в зоне влияния промышленных объектов г. Павлодара iconЗакономерности пространственной структуры растительности долины реки Ертыс (в пределах Павлодарской области) 03. 00. 05 Ботаника
...
Антропогенная трансформация растительности в зоне влияния промышленных объектов г. Павлодара iconЯрмарка выпускников 2012г. Инновационный Евразийский университет совместно с отделом занятости и социальных г. Павлодара провел традиционную ярмарку своих выпускников
...
Антропогенная трансформация растительности в зоне влияния промышленных объектов г. Павлодара iconСпециальность 050703 «Информационные системы»
Гу «Отдел занятости и социальных программ города Павлодара»- производственная практика
Антропогенная трансформация растительности в зоне влияния промышленных объектов г. Павлодара iconСпециальность 050510 «Государственное и местное управление»
Гу «Отдел занятости и социальных программ г. Павлодара» производственная практика
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©kze.docdat.com 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов