Критерии состояния растительности и животного мира и нарушенности экосистем

Оценка состояния растительного мира

Растительность весьма чувствительна к нарушениям окружающей среды. Кроме того, она наиболее наглядно отражает изменения экологической обстановки территории в результате антропогенного воздействия. Используемые критерии оценки состояния растительности зависят от географических условий и типов экосистем. При этом учитываются негативные изменения в структуре растительного покрова (уменьшение площади коренных ассоциаций, изменение лесистости), а также на уровне растительных сообществ и отдельных видов и популяций (изменение видового состава, ухудшение ассоциированности и возрастного спектра ценопопуляций доминантов).

Плотность популяции видов-индикаторов — один из важнейших показателей состояния экосистемы, высокочувствительный к основным антропогенным факторам. В результате антропогенного воздействия плотность популяции отрицательных видов-индикаторов снижается, а положительных видов-индикаторов — возрастает. Пороговым значением антропогенной нагрузки считается снижение (или повышение) плотности популяции вида-индикатора на 20%, а критическим значением — на 50%.

Важным параметром ценопопуляций является возрастной аспект — доля участия в ценопопуляции особей разных возрастных состояний. Возрастные состояния устанавливаются исходя из комплекса морфологических признаков либо на основе абсолютного возраста в случаях, когда его определение не представляет особых затруднений. Параметр реагирует на разные формы антропогенных воздействий — прямых (выпас, рубки, техногенные воздействия) и опосредованных — через изменение экотопа.

Состояние растительности рассматривается как индикатор уровня антропогенной нагрузки на природную среду (повреждение древостоев или хвои техногенными выбросами, уменьшение проективного покрытия и продуктивности пастбищной растительности).

Изменение проективного покрытия происходит в результате антропогенного воздействия на растительность, главными из которых являются механическое нарушение фитоценоза (выпас, рекреация и т. д.) и химическое воздействие, приводящее к изменению жизненного состояния видовых популяций через изменение процессов метаболизма и водного баланса.

Однако четко выявить причины конкретных признаков нарушенности состояния растений бывает крайне сложно. В частности, последствия химических воздействий могут быть весьма разнообразными, как, например, в случае разливов нефти и нефтепродуктов.

Уменьшение запаса древесины ослювных лесообразующих пород свидетельствует о процессе деградации лесных экосистем в результате неудовлетворительной лесохозяйственной деятельности.

Лесные пожары — опасный фактор, приводящий к деградации значительных площадей лесных экосистем. Обширные гари, где лес не восстанавливается в течение не менее 10 лет, являются признаком необратимых изменений в экосистеме. Следует отметить, что в оценках состояния лесных культур должны быть учтены региональные особенности территории, прежде всего — возможность естественного возобновления леса.

Часть критериев состояния агроценозов свидетельствует о неблагополучной экологической обстановке территории в целом: развитие вредителей на посевах, гибель посевов и др. При использовании данных критериев обязательно должны указываться причины гибели посевов, а на карте отражаются ареалы таких негативных изменений.

Повреждение растительности особо охраняемых природных территорий свидетельствует об изменениях в среде обитания, носящих субрегиональный и региональный характер. Изменения качественных и количественных характеристик растительного покрова возможно объективно интерпретировать только в сравнении с естественным (фоновым) состоянием растительных сообществ. В качестве фоновых рассматриваются относительно ненарушенные участки, аналогичные по своим природноландшафтным характеристикам исследуемой территории. В целом оценка состояния растительности производится на основе комплекса данных с помощью табл. 9.1.

Состояние растительности как индикатора экологического состояния территории^[1]

Таблица 9.1

Загрязнение окружающей среды отражается на состоянии растительности при выбросах фитотоксикантов. Фитотоксиканты — загрязняющие атмосферу вещества, поглощаемые растениями через листья и побеги. Атмосферные осадки способствуют поступлению многих загрязнителей в растворенном виде^[2]. Загрязнители воздуха вызывают нарушение процессов дыхания растений: воздействие озона (14 100 мкг/м³) и сероводорода (1029 мкг/м³) по 4 ч в течение 18 дней затруднило дыхание растений фасоли через закрытие устьиц на 59%. Фотосинтез при этом сократился на 48%.

Диоксид серы в атмосфере окисляется до сернистого ангидрида при фотохимических реакциях. В итоге образуется раствор серной кислоты в дождевой воде, что приводит к подкислению почвы и вызывает хлороз растений. На расстоянии до 1,5 км от предприятия — источника выбросов диоксида серы листья растений бывают усеяны некротическими пятнами, образованными в местах оседания капель кислого дождя. Неустойчивы к кислотным дождям лещина обыкновенная, все виды тополей и берез, ель обыкновенная, пихта кавказская, сосна веймутова, лиственница европейская.

Оксид углерода (СО) поглощается почвенными микроорганизмами и грибами, концентрируется в растениях при поступлениях через корневые системы. Кроме перечисленных соединений в растениях также интенсивно накапливаются соединения азота и фтора — фтористый водород (HF), четырехфтористый кремний (SiF₄) и др. В травянистых растениях фтор может накапливаться до 2000 мг/кг сухой фитомассы, что вызывает отравление животных (флуороз).

Накопление тяжелых металлов в сельскохозяйственных растениях вызывает заболевание человека при следующем содержании (одна часть металла на миллион частей сухого веса растений): Cd 0,1—6,4; Pb 1,8—50; Hg 0,02−0,03; Ni 1,5−36.

Однако высшие растения способны поглощать и утилизировать некоторые загрязняющие вещества, так как в них действуют биохимические механизмы окисления и деградации поглощенных загрязнителей.

Различия в «чувствительности» растений и животных к воздействию химических веществ обусловили необходимость выработки специализированных нормативов качества воздуха для лесных экосистем — ПДК-АЛ.

ПДК-АЛ установлены по результатам экспериментальных исследований воздействия загрязняющих атмосферный воздух веществ на наиболее чувствительные хвойные (сосна) и лиственные (береза) лесообразующие древесные породы в виде среднесуточных и максимальных из разовых значений концентраций (табл. 9.2).

Значения ПДК-АЛ не считаются превышенными, если соблюдается условие:

где X — измеренное значение концентрации загрязняющего вещества в атмосферном воздухе, приведенное к нормальным условиям, мг/ м³; Д — погрешность измерения величины X, регламентируемая соответствующим нормативным документом, мг/ м³.

Таблица 9.2

Предельно допустимые концентрации вредных веществ (ПДК-АЛ) в атмосферном воздухе для хвойных и лиственных пород.

Приведенные в табл. 9.2 предельно допустимые и максимальные разовые концентрации установлены экспериментально. Разовые и среднесуточные концентрации определялись в условиях вегетационных (лабораторных) и полевых экспериментов при непосредственном воздействии на древесные растения газовыми токсикантами. Отметим, что в настоящее время действие документа прекращено, однако это один из первых отечественных примеров такого нормирования.

Нормативы ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе (мг/м³) для основных лесообразующих хвойных и лиственных пород установлены на уровне, выше которого у древесных растений нарушаются метаболические процессы и снижается резистентность по отношению к другим повреждающим факторам.

В литературе встречается также детальная классификация степени поражения лесных экосистем на основе биохимических показателей (табл. 9.3).

Таблица 93

Показатели состояния лесных экосистем¹

¹ Букс И. И., Фомин С. А. Экологическая экспертиза и оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС).

• [1] Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зончрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия.
• [2] Оценка и регулирование качества окружающей природной среды: учеб, пособие дляинженера-эколога. М.: НУМЦ Минприроды: Прибой, 1996.