Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Теоретические и методические подходы к оценке биоразнообразия и устойчивости зеленых насаждений урбанизированных регионов 9
1.1. Теоретические основы изучения биоразнообразия урбанизированных регионов 9
1.2. Экоиндикационная роль системы городского озеленения 10
1.3. Методические основы оценки устойчивости древесных растений к экологическим факторам в условиях городских ландшафтов 15
ГЛАВА 2. Методические принципы изучения биоразнообразия и устойчивости древесных растений города воронежа 23
2.1. Общая схема и этапы организации исследования 23
2.2. Оценка биоразнообразия и жизненного состояния древесных растений в различных экологических условиях 27
2.3. Методика изучения водного режима древесных растений 32
2.4. Методика изучения устойчивости древесных растений к действию экстремальных температур воздуха 35
2.5 Методика оценки степени газоустойчивости древесных растений к выхлопным газам автотранспорта 41
2.6. Методы математико-статистической оценки устойчивости древесных растений 42
ГЛАВА 3. Эколого-географический анализ структуры зеленых насаждений общего пользования 44
3.1. История изучения биоразнообразия древесных растений и состояния зеленых насаждений г. Воронежа 44
3.2. Краткая эколого-географическая характеристика района исследования.51
3.3. Техногенные факторы, влияющие на зеленые насаждения 61
3.4. Современное состояние озелененных территорий как основа природного комплекса города 67
ГЛАВА 4. Анализ биоразнообразия древесных растений в зеленых насаждениях общего пользования города Воронежа 80
4.1. Систематический состав и географическое происхождение древесных растений 80
4.2 Анализ биоразнообразия древесных растений в различных ландшафтно- функциональных зонах и их количественное участие в городских насаждениях 84
ГЛАВА 5. Геоэкологическая оценка состояния и устойчивости древесных растений к экстремальным факторам городской среды 101
5.1. Оценка водного режима древесных растений 101
5.2. Экодиагностика засухо- и жароустойчивости древесных растений 118
5.3. Экодиагностика зимостойкости древесных растений 129
5.4. Оценка степени газоустойчивости древесных растений в условиях техногенно загрязненной городской среды обитания 152
5.5. Оценка жизненного состояния древесных растений 166
5.6. Фенологические особенности древесных растений в условиях городской среды 171
ГЛАВА 6. Рекомендации по перспективному озеленению как составной блок городской политики охраны природного комплекса 178
6.1. Принципы геоэкологического мониторинга зеленых насаждений 178
6.2. Рекомендации по перспективному озеленению и охране озелененных территорий города 182
Выводы 192
Литература 195
Приложения 224
- Экоиндикационная роль системы городского озеленения
- Оценка биоразнообразия и жизненного состояния древесных растений в различных экологических условиях
- История изучения биоразнообразия древесных растений и состояния зеленых насаждений г. Воронежа
- Систематический состав и географическое происхождение древесных растений
Введение к работе
Актуальность темы. Процесс негативных ландшафтных преобразований имеет тенденцию к дестабилизации присущего природной среде состояния относительного равновесия, при этом наиболее острыми становятся проблемы взаимодействия природной и антропогенной сред в крупнейших городах и зонах их влияния (Виноградов Б.В., 1998).
Растительность является неотъемлемой частью селитебных ландшафтов, в том числе и городов. Она выступает важным стабилизирующим фактором, снижающим напряженность городской среды, и способствующим устойчивому развитию города. Город может считаться устойчиво развивающимся, если создается и поддерживается искусственная здоровая среда обитания, основанная на экологических принципах и эффективном использовании природных ресурсов, если обеспечивается высокое качество жизни, если деятельность горожан не препятствует самовосстановлению окружающей среды, не чинит вред собственному здоровью, если наряду с использованием обычных источников энергии используются возобновляемые природные ресурсы (Тетиор А.Н., 2006, 2008).
В связи с тем, что основным источником загрязнения г. Воронежа выступает автомобильный транспорт - 90% от валового выброса всех загрязняющих веществ в атмосферу (Доклад о состоянии окружающей среды..., 2006), проблема оздоровления городской среды и снижения экологического риска для населения выходит на первый план.
В сложившейся ситуации озеленение города является одним из эффективных факторов оптимизации урбанизированных территорий.
Однако, растения в городе находятся в двоякой ситуации.
С одной стороны, зеленые насаждения - полифункциональный биообъект, выполняющий, прежде всего санитарно-гигиеническую, средообразующую и эстетическую функции, и являющийся важнейшим средством оптимизации городской среды.
С другой стороны, на растения в городе оказывает воздействие целый ряд неблагоприятных экологических факторов. Так, в результате техногенного загрязнения атмосферы на урбанизированных территориях происходит изменение температурного, радиационного, ветрового режимов, что влечет за собой повышение температуры воздуха, уменьшение влажности, скорости движения воздушных потоков. Указанные негативные процессы, а также химическое, физическое, биологическое и комплексное загрязнение воздействуют на жизненное состояние растений и их устойчивость. Влияние городских условий на растение выражается в изменении показателей жизненных процессов, внешнего облика, строения его органов, долговечности. Следовательно, особенности урбанизированной среды обусловливают видовой состав и состояние зеленых насаждений в целом.
В настоящее время имеется ряд работ, посвященных оценке состояния зеленых насаждений г. Воронежа (Артюховский А.К., 2000; Кругляк В.В., 1999, 2003, 2004, 2005; Негробов О.П. с соавт., 2005; Федорова А.И., 2002, 2003, 2005; Фирсова Н.В., 2005, 2007). Тем не менее, слабо разработанными остаются вопросы, касающиеся определения и комплексной оценки устойчивости древесных растений к экстремальным факторам урбанизированной среды, что и определяет актуальность данных исследований.
Целью настоящего исследования является изучение видового состава местных и интродуцированных древесных растений озелененных территорий общего пользования города и их устойчивости к экстремальным факторам урбанизированной среды, что служит основой для выделения наиболее перспективных для озеленения видов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Провести инвентаризацию зеленых насаждений общего пользования г. Воронежа и изучить видовой состав древесных растений, определить их таксономическую структуру и географическое происхождение.
Оценить биоразнообразие и жизненное состояние древесных растений в различных ландшафтно-функциональных зонах города.
Выявить особенности фенологии местных и интродуцированных видов в условиях городской среды.
Установить степень устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды (морозо-, заморозко-, засухо-, жаро-, газоустойчивость) и выявить сходные по устойчивости виды на основе кластерного анализа.
Разработать научно-обоснованный ассортимент древесных растений для использования в озеленении г. Воронежа из числа изученных видов.
Дать практические рекомендации по созданию системы мониторинга зеленых насаждений общего пользования города.
В качестве объекта исследования выступали озелененные территории общего пользования г. Воронежа (скверы, бульвары, набережные, исключая насаждения парков и лесопарков). 4
Предмет исследования - анализ видового состава, оценка состояния и устойчивости древесных растений в различных экологических условиях с учетом антропогенного прессинга.
Методологическая и информационная база. В качестве теоретико- методологической базы данной работы использованы труды отечественных и зарубежных специалистов в области геоэкологии (Емельянов А.Г., 2000, 2002; Бочаров B.JL, 2000; Коробков В. Б., 2007; Куролап С.А., 2006), экологии и физиологии растений (Генкель П.А., 1954, 1982; Сергеев Л.И., 1953, 1960, 1961; Барская Е.И., 1967; Туманов И.И., 1979; Илькун Г.М., 1978, 1984; Кулагин Ю.З., 1964, 1974; Николаевский B.C., 1964, 1979, 2002 и др.), биоиндикации (Биоиндикация загрязнений..., 1988; Алексеев В.А., 1982, 1989; Федорова А.И., 1996, 1999, 2003; Canfield В., 1999; Grodzinska К., 1990; Goodman G.T., 1991 и др.), дендрологии (Машкин С.И., 1964, 1971; Галактионов И.И., 1967; Колесников К.В., 1974; Булыгин Н.Е., 1991 и др.). В процессе проведения исследований применялись методы: математико-статистические, аналитические (структурный, системный, сравнительный анализ), эколого-физиологические, морфологические, фенологические, геоэкологическое картографирование.
Научная новизна работы. Впервые была проведена инвентаризация скверов как одной из основных категорий озелененных территорий общего пользования г. Воронежа, а также ряда бульваров и определен видовой состав древесных растений. Выявлены наиболее распространенные и редкие местные и интродуцированные виды деревьев, что позволило оценить биоразнообразие на рассматриваемой территории. Проведено исследование устойчивости к ряду неблагоприятных (экстремальных) факторов городской среды двадцати восьми видов. Оценка жизненного состояния и фенологических особенностей древесных растений, реализованная в рамках данного исследования, является важной «надстройкой» при разработке рекомендаций по созданию и рационализации системы городского озеленения. Разработаны научные основы подбора видового ассортимента деревьев с учетом их устойчивости для оптимизации городской среды и очистки атмосферного воздуха от загрязняющих веществ. Предложена схема организации системы мониторинговых наблюдений за зелеными насаждениями города, реализация которой позволит разработать комплекс мероприятий по охране озелененных территорий.
Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы при создании, реконструкции и уходу за зелеными насаждениями Воронежа и населенных пунктов со сходными природно-климатическими условиями. Материалы диссертации могут применяться региональными природоохранными ведомствами для оптимизации зеленого фонда урбанизированных регионов, выработки новой стратегии озеленения и создания системы мониторинга зеленых насаждений.
Методические разработки и выводы данной работы внедрены в учебный процесс Воронежского госуниверситета и используются при проведении лекционных и лабораторных занятий по курсам «Общая экология», «Биоиндикация», «Геоэкологический мониторинг», в профессиональной подготовке студентов-геоэкологов.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на отчетных научных конференциях факультета географии и геоэкологии Воронежского госуниверситета (2005-2008 гг.); 1Х-ой Международной экологической студенческой конференции «Экология России и сопредельных территорий. Экологический катализ» (Новосибирск, 2004); на ХП-ой Молодежной научной конференции Института биологии Коми НЦ УрО РАН «Актуальные проблемы биологии и экологии» (Сыктывкар, 2005); на Всероссийских научных конференциях студентов и аспирантов «Молодые исследователи - регионам», (Вологда, 2005, 2006); на Ш-й Всероссийской 1п1егпе1:-конференции (с международным участием) «Проблемы экологии в современном мире» (Тамбов, 2006); на Всероссийской студенческой научно-технической школе- конференции «Инженерные науки - защите окружающей среды» (Тула, 2006); на Ш-й и У-ой научно-практических конференциях «Экологические проблемы. Взгляд в будущее» (Ростов н/Д, 2006, 2008); на Х-ой и ХХ1-ой Международных научно-практических конференциях «Проблемы озеленения крупных городов» (Москва, 2007, 2008); на Международной научной конференции, посвященной 70-летию Ботанического сада им. проф. Б. М. Козо-Полянского «Современные проблемы интродукции и сохранения биоразнообразия» (Воронеж, 2007).
Публикация результатов исследований. По материалам исследований опубликовано 14 печатных работ, в том числе 1 работа — в ведущем рецензируемом издании, рекомендованном ВАК, и 1 учебное пособие.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 241 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6 глав, выводов, библиографического списка использованной литературы и приложений. Литература включает 300 источников, из них 15 публикаций на иностранных языках. Иллюстративный материал представлен 35 таблицами, 38 рисунками, 5 приложениями.
Экоиндикационная роль системы городского озеленения
Проблема устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды является актуальной не только для биологов, но и для геоэкологов. Обусловлена такая потребность тем, что в результате усиления антропогенного влияния на естественные ландшафты и экосистемы происходит их преобразование и формирование геоэкосистем (городских, промышленных и т. д.). В этой ситуации растительный компонент городской геоэкосистемы является одним из индикаторов и способов оптимизации состояния окружающей среды. Экологический эффект зеленых насаждений связан с их устойчивостью, а наиболее полное проявление их функций происходит в здоровых насаждениях. Одгнако, под влиянием факторов городской среды обитания постоянно изменяется состояние, устойчивость и качество объектов озеленения.
Под устойчивостью растений с биологической точки зрения понимают способность организмов не только сохранять свою структуру и функциональные особенности, но и давать потомство при воздействии внешних факторов (Лир X., 1974; Козюкина Ж. Т., 1980; Косулина Л. Г., 1993).
Наиболее распространенными стрессорами, которые вызывают стресс у растений, являются атмосферная и почвенная засуха, высокая и низкая температура, высокая концентрация солей, токсичные газы, действие патогенных организмов. Исходя из этого различают несколько типов устойчивости растений: жароустойчивость, заморозкоустойчивость, зимостойкость, морозоустойчивость, солеустойчивость, пыле-, дымо-, газоустойчивость, радиоустойчивость, устойчивость к патогенным организмам (иммунитет).
При изучении процессов устойчивости отмечают случаи одновременного ее повышения к нескольким факторам после действия какого-либо одного. П. А. Генкель (1982) назвал это явление сопряженной устойчивостью. Так, при закаливании растений против засухи повышается устойчивость не только к обезвоживанию, но и перегреву.
Методы диагностики устойчивости растений в зависимости от условий проведения делятся на полевые и лабораторные. Полевые методы более объективны, но продолжительны и их результат в значительной степени зависит от погодных условий. Лабораторные методы более быстрые, однако, они иногда субъективны, поскольку отдельно взятый признак не может характеризовать устойчивость целого растения, которая обусловлена сложным комплексом признаков (Козюкина Ж.Т., 1980, Косулина Л.Г., 1993 и др.). Применение тех или иных методов нашло отражение в ряде исследований отечественных и зарубежных ученых.
Наиболее широко в литературе освещены теоретические основы и их практическое применение в области устойчивости древесных и культурных растений к тем или иным абиотическим факторам среды. Среди работ, посвященных изучению водного режима растений и влиянию засухи, важное место занимают исследования Л.С. Литвинова (1951), H.A. Максимова (1952), Н.С. Петинова и Ю.Г. Молотковского (1957), Ю.Л. Цельникер (1960), М.Н. Гончарик (1962), П.А. Генкеля (1946, 1960, 1982), Г.Н. Еремеева (1963), H.A. Гусева (1966), М.Д. Куш- ниренко (1967), С.И. Радченко (1967), Р. Слейчера (1970), К.А. Ахматова (1976), В.Ф. Альтергота (1981), Т. Козловского (1969), У.Х. Смита (1985), C.B. Чекалина (1987), Л.Г. Емельянова и С.А. Анкуд (1992), Т. А. Сазоновой (2005).
Состояние покоя древесных растений и их морозоустойчивость изучали многие ученые: H.A. Максимов (1952), П.А. Генкель и Е.З. Окнина (1954), И.М. Васильев (1956), A.B. Гурский (1957), И.М. Ряднова (1957), И.В. Оголовец (1960), A.A. Вакулин (1960), Л.И. Сергеев (1953, 1960, 1961), H.A. Базилевская (1965), Е.И. Барская (1967), З.Г. Ракитина (1968), К.А. Ахматов (1968), С.М. Манская и В.Н. Генералова (1968), Г.В. Удовенко и Т.В. Олейникова (1970), А.Н. Канцер (1972), И.И. Туманов (1979), Ж.Т. Козюкина (1980), Л.Г. Косулина с со- авт. (1993).
Анализ литературных источников показал, что наиболее исследованным техногенным фактором воздействия на растения является атмосферное загрязнение промышленными выбросами. Основной вклад в разработку вопроса газоустойчивости внесли отечественные и зарубежные ученые: Н.П. Красинский (1950), Е.И. Князева (1950), В.Г. Антипов (1957), В.М. Рябинин (1965), Г.М. Илькун (1978, 1984), Ю.З. Кулагин (1964, 1974), B.C. Николаевский (1964, 1979, 2002), Р. Гудериан (1979), С.А. Сергейчик (1984), В.П. Тарабрин с соавт. (1980, 1986), В. И. Артамонов (1986), Н. В. Гетко (1989), А. С. Ситникова (1990), С. Бертитц и др. (1981), У. Д. Мэннинг (1985), М. Трешоу и др. (1988).
Первая наиболее значимая работа в данной области была проведена Н. П. Красинским (1950) и его коллегами. Собранный фактический материал позволил ученому сделать следующие обобщения: 1. газоустойчивость растений связана с их систематическим положением; 2. имеются три вида газоустойчивости растений — физиологическая, анатомо-морфологическая, биологическая. Для установления повреждаемости растений газами Н. П. Красинский предлагает использовать следующие методы: А. экспериментальные, Б. методы наблюдения. К первой группе относятся: 1. метод окуривания (или фумигации) растений (в газовом домике, в переносных камерах); 2. метод опытных посадок растений в задымленных местностях; 3. метод физиолого-биохимических, морфо- лого-анатомических показателей. Ко второй группе принадлежат: 1. метод обследования стояния зеленых насаждений, имеющихся в задымленных местностях; 2. метод пробных площадей в задымленных лесах и лесных массивах. Ученый обращает внимание на то, что для получения надежных результатов необходимо применять несколько методов параллельно.
Н. П. Красинский разработал в физиологическом плане теоретические основы газоустойчивости растений в виде теории фотоокисления. Им совместно с коллегами были проведены опыты в переносных камерах с окуриванием сернистым газом различных древесно-кустарниковых пород, цветочных культур и газонных растений, а также обследование состояния зеленых насаждений на промплощадках. На основе исследований были получены данные, которые позволили составить ассортимент дымоустойчивых растений для озеленения территории ГЭС и Химкомбината.
Оценка биоразнообразия и жизненного состояния древесных растений в различных экологических условиях
Применение нескольких критериев диагностики позволяет надежно оценить засухоустойчивость растений. Поэтому, в наших исследованиях было отдано предпочтение именно методам, разработанным М.Д. Кушниренко (1967), а также методу суховейных камер (по В.Л. Вигорову, 1961). Для того чтобы составить более полное представление о засухоустойчивости растения в течение всего индивидуального развития, определения проводились несколько раз в течение вегетационного периода. Метод суховейных камер используется в практике для оценки засухоустойчивости, поскольку высокая температура и иссушение растений горячим воздухом являются обычными условиями засухи.
В связи со сложным действием засухи (обезвоживание и перегрев) диагностировать растения необходимо одновременно на жаро- и засухоустойчивость. Жароустойчивость - способность теплолюбивых растений длительно, а умеренно теплолюбивых кратковременно переносить действие очень высоких температур (Косулина Л.Г., 1993), т. е. устойчивость растений к перегреву (температурам выше 40-45 С).
Для оценки степени устойчивости древесных растений к высоким температурам в наших исследованиях использовался метод Мацкова, который основан на установлении порога повреждения живых клеток экстремальными температурами (Косулина Л.Г., 1993; Федорова А.И., 20036). Этот метод применим только к растениям, имеющим нейтральную; реакцию клеточного сока, так как растения, имеющие кислую реакцию, дают ее без погружения в кислоту и результаты получаются нечеткими (Генкель П.А., 1982; Удовенко Г.В., 1970).
Методы определения морозо- и заморозкоустойчивости древесных растений. Между состоянием покоя и морозоустойчивостью растений, существует тесная и притом прямая зависимость. Чем глубже или, вернее, устойчивее покой у растения, тем оно обычно лучше переносит низкие зимние температуры, т. е. является более морозоустойчивым (Генкель П.А., 1954, 1975).
Важную роль при установлении степени морозоустойчивости является определение вызревания побегов. Для этого в наших исследованиях была проведена визуальная оценка однолетних побегов древесных растений, в ходе которой учитывался цвет побегов и их ломкость (Туманов И.И., 1979; Федорова А.И., 20036).
Степень одревеснения (лигнификации) годичных побегов у древесных растений может служить некоторым диагностическим показателем подготовленности их к зимовке (Ахматов К.А., 1968; Барская Е.И., 1967; Ряднова И.М., 1957). Лигнин является одним из основных компонентов клеточной оболочки. В одревесневшей клеточной стенке срединная пластинка и первичная оболочка содержат около 70-80% лигнина (Манская С.М., 1968; Канцер А.Н., 1972).
Степень лигнификации оболочек клеток древесины мы определяли при помощи двух наиболее характерных гистохимических реакций, открывающих две группы лигнина: компоненты лигнина «Ф» и «М». Флороглюциновая реакция выявляет компонент «Ф», содержащийся прежде всего с наружной стороны клеточной оболочки, а реакция Меуле (перманганатная) - компонент «М», обнаруживаемый с внутренней стороны (Барская Е.И., 1967). Флороглюциновая реакция является наиболее характерной и распространенной гистохимической реакцией для анализа одревеснения (Барская Е.И., 1967; Основы микротехнических исследований..., 2000). Следует отметить, что в тканях голосеменных растений перманганатная реакция отрицательна, для двудольных она типична, а у однодольных часто наблюдается лишь побурение одревесневших оболочек (т. е. происходит неполная реакция) (Барская Е.И., 1967; Ахматов К.А., 1968; Основы микротехнических исследований..., 2000; Джапаридзе Л.И., 1953).
Ко времени окончания ростовых процессов в растении в большом количестве накапливаются полисахариды в виде крахмала. В зимний период происходит превращение крахмала в жиры и липоиды (Генкель П.А., 1954). Интенсивность данного процесса зависит от видового состава растений и находится в тесной связи с их устойчивостью. Зимой в тканях устойчивых пород по сравнению с неустойчивыми происходит быстрое и полное превращение крахмала. С марта же содержание крахмала в растениях постепенно возрастает (Ахматов К.А., 1968). Следовательно, определение содержания крахмала в разных тканях побега, главным образом в сердцевинных лучах и прикамбиальных клетках древесины, в осенне-зимний период может быть дополнительным методом определения вызревания древесины, законченности ее дифференциации (Барская Е.И., 1967). В гистохимии полисахаридов существует только одна специфическая реакция на крахмал- реакция с йодом в растворе йодистого калия (Джен- сен У., 1965). После воздействия раствором Люголя клетки, заполненные крахмалом, при малом увеличении микроскопа окрашены в цвета от синего до почти черного, при большом увеличении микроскопа можно рассмотреть отдельные крахмальные зерна (Основы микротехнических исследований..., 2000).
При понижении температуры воздуха осенью деревья и кустарники переходят из периода «скрытого покоя» в период «глубокого покоя». Период «глубокого покоя» характеризуется тем, что почки древесных растений не могут распускаться даже в самых благоприятных для роста условиях (Сергеев Л.И., 1960а, б). В связи с этим, продолжительность и глубина покоя нами определялись и по скорости распускания срезанных веток. Для этого после окончания роста с исследуемых деревьев срезались по 5-7 однолетних веток (периодически через тридцать дней) и помещались в банки с водой при комнатной температуре (18-23 С). Затем отмечались сроки распускания почек (согласно рекомендациям Ахматова К.А., 1968; Вакулина A.A., 1960).
Таким образом, в наших исследованиях для определения степени подготовленности и прохождения древесными растениями стадий покоя использовались гистохимические реакции (флороглюциновая, перманганатная и проба
Люголя на крахмал), а также проводилась визуальная оценка вызревания побегов и определялась скорость распускания срезанных веток.
Следует отметить, что препараты просматривали при помощи монокулярного микроскопа Биолан-ЛОМО с увеличением объектива 9x0,20 с применением цифровой камеры-окуляра БСМ130 (1.3 МПикс). Все срезы фотографировались и передавались на экран компьютера, а затем обрабатывались программой МпнБее и ЭсореРЬоШ.
Морозоустойчивость необходимо отличать от заморозкоустойчивости - способности растений переносить отрицательные температуры в теплое время года. Заморозки весной и осенью наблюдаются в период активной жизнедеятельности, когда они очень опасны для растений (Туманов И.И., 1979).
Нами устанавливалась степень повреждения вегетирующих древесных растений при действии низких температур по несколько модифицированной методике Вигорова (1961). Для чего, молодые веточки помещаются в широкие пробирки с крышками, и располагаются в эксикаторе, заполненном охлаждающей смесью (лед - соль). Образцы выдерживаются при температуре —3, -5, -10 С в течение 5-25 минут. По истечении времени растения на несколько минут оставляли при комнатной температуре. После чего, отмечаются повреждения растений при замерзании: утрата тургора и увядание, появление на листьях просвечивающих инфильтрационных пятен в связи с выходом сока в межклетники, появление темных пятен или изменение цвета листьев.
История изучения биоразнообразия древесных растений и состояния зеленых насаждений г. Воронежа
Общая протяженность улично-дорожной сети Воронежа - 1310 км, в том числе по городу - 961 км, из них 786 км с капитальным покрытием. Протяженность магистральных улиц и дорог 181,6 км при площади застройки 163,14 км" (Генеральный план..., 2006). На 01.01.2006 г. городской парк автомобилей включал 226 368 автомашин, из этого количества автомобили частных лиц составляют 91% (205 676 единиц). Выброс загрязняющих в атмосферный воздух от передвижных источников за 2005 г. составил более 135 тыс. тонн (90% от валового выброса всех загрязняющих веществ в атмосферу) (Доклад о состоянии окружающей среды..., 2006).
Пропускная способность улиц и дорог не соответствует интенсивности движения транспортных средств. Основные городские магистрали перегружены в 2-3 раза. Из-за несоответствия темпов развития дорожной сети темпам роста автопарка плотность транспортных потоков продолжает возрастать. Наибольшее движение транспорта отмечается по ул. Ворошилова - в среднем 2423 автомобиля в час, по Ленинскому пр-ту - 2278 автомобилей в час, по ул. Космонавтов — 2035 автомобилей в час (Куролап С.А., 2006).
Максимальные концентрации загрязняющих веществ наблюдаются в местах интенсивного движения автотранспорта в дни с неблагоприятными метеорологическими условиями, в основном, в районе ул. Лебедева, Кольцовской, Плехановской, Московского пр-та, Ленинского пр-та, ул. Димитрова, 9-ое Января и др. В зависимости от характера городской застройки зона сверхнормативного воздействия улиц и магистралей на состояние атмосферного воздуха имеет ширину от 50 до 200 метров. Превышение ПДК по пыли, оксидам азота, оксиду углерода, сернистому ангидриду отмечается на пересечениях крупных магистралей, а также в местах остановки общественного транспорта (Генеральный план..., 2006; Доклад о состоянии окружающей среды..., 2006).
Загрязнение городских почв. В связи с высокой антропогенной нагрузкой в городских условиях почвы зачастую нарушены. В настоящее время значительная часть городских почв представляет собой смесь мелкозема различной гуму- сированности со щебнем и другими остатками строительного мусора, почвы в основном бесструктурные, иногда с захороненным почвенным слоем (Почва, город, экология..., 1997).
В парках, садах, скверах, больших дворах сохранились менее трансформированные почвы. Однако, данные территории также подвержены загрязнению в результате влияния атмосферных выбросов предприятий и транспорта.
Нарушение морфологических признаков ведет к изменению физико- химических свойств почв. Проведенные А.П. Щербаковым и Т.А. Девятовой (1995) исследования показали, что почвы г. Воронежа являются низкобуферными с реакцией среды от сильнокислой до щелочной, большинство из них мало- гумусны.
Ввиду того, что специфика выбросов предприятий, а также почвенный покров на левом и правом берегу реки Воронеж различен по генетическим, химическим, физико-химическим, механическим свойствам, а также условиям, почвообразования, более целесообразно рассматривать этот вопрос отдельно по каждой части города.
На кафедре почвоведения и агрохимии ВГУ под руководством академика А.П. Щербакова в 1994-1995 гг. были проведены работы по исследованию почв города. В правобережной части города сконцентрировано большое количество предприятий и автотранспорта. Здесь же залегают почвы относительно богатые гумусом, подвижными формами фосфора и обменного калия и поглощенными основаниями. Механический состав, в основном, суглинистый, реакция среды (за исключением темно-серых лесных почв) — от нейтральной до слабощелочной. По содержанию микроэлементов почвы правобережья намного «богаче» почв левобережной части.
Результаты определения валового содержания многих элементов на правом берегу города свидетельствуют, что концентрация большинства элементов в почвах несколько превышает их содержание в контрольных (незагрязненных) почвах, взятых вдали от города, однако четкой закономерности в их распределении не обнаруживается ввиду многократного перемешивания и неоднородности почвенного профиля многих почвенных разрезов (Джувеликян Х.А., 1999).
Исследования, проведенные А.И. Федоровой и Е.В. Шунелько (2003), показали, что верхний слой почв, примыкающих к городским автомагистралям, сильно загрязнен такими тяжелыми металлами, как свинец, кадмий, цинк, медь, никель, железо. Во всех ландшафтных зонах и подзонах наиболее сильно почвы загрязнены свинцом (превышение ПДК в 1,4-4,6 раза), особенно в транспортной и промышленной зонах.
Значительное влияние на загрязнение почв оказывает снежный покров. Снег обладает высокой сорбционной способностью и осаждает из атмосферы на поверхность почвы значительную часть продуктов техногенеза. С.А. Епринце- вым, С.А. Куролапом с соавторами (2006, 2008) установлено, что в локальных участках города Воронежа с наибольшим наносом снега в зимний период могут осаждаться и аккумулироваться вредные вещества, приносимые с ветром и атмосферными осадками от промышленно-транспортных источников. Критерием почвенного загрязнения служит комплексный показатель техногенной нагрузки на почву (КПОЧны)5 определяемый по сумме отношений фактических концентраций тяжелых металлов к ПДК или при их отсутствии к фоновым значениям. Наибольшее почвенное загрязнение тяжелыми металлами (по показателю КПОЧВы) наблюдается в радиусе воздействия Коминтерновской / промышленной зоны — Кпо ы ЗД Левобережном районе — Кпочвы=3,2, Советском районе - Кпочвы=3,1, основной части Центрального района - Кпочвьг ,9. Загрязнение почв левобережного сектора города на порядок выше по сравнению с почвами правобережья города, что связано с особенностями физических свойств почв. Так, почвы левобережной части города легкого механического состава не препятствуют интенсивному просачиванию нефтепродуктов в подземные горизонты, в то время как почвы правого берега имеют достаточно высокий задерживающий эффект из-за более тяжелого механического состава. Опасный уровень загрязнения почв нефтепродуктами отмечен в левобережье вблизи ОАО г «Воронежсинтезкаучук» и ОАО «Рудгормаш» (Куролап С.А., 2006).
Систематический состав и географическое происхождение древесных растений
Наибольшее число видов деревьев в скверах исторической части города: в Кольцовском — 23 вида и в Петровском - 21. Наиболее уникальны древесные растения Кольцовского сквера, созданные на месте бывшего кладбища на насыпном почвогрунте. Несмотря на то, что в сквере преобладает количественно Tilia cordata Mill (51%), здесь много культигенов (как местной флоры, так и интродуцентов). Из них заслуживают внимания гибриды Populus nigra с пирамидальной формой кроны (Камышинской, Бриз и др.), Quercus robur с пирамидальной формой кроны, а также экземпляры Larix sibirica Ledeb., Phellodendron amurense Rupr., Gymnocladus dioicus (L.) C. Koch, Pinus pallasiana D. Don.
Интересен в отношении видового состава Петровский сквер, который является памятником природы. Здесь произрастает 21 вид деревьев, редкими из которых являются Gymnocladus dioicus (L.) С. Koch, Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco.
В общем, наиболее распространенной породой во всех скверах Центрального и Ленинского районов является Tilia cordata Mill (в среднем около 30% всех деревьев), а в некоторых скверах присутствие этого вида достигает 43-65% (Кольцовский, «Привокзальный», «Платоновский», «Советский», «Победы», «Никитина», им. Пушкина, «Студенческий») (рис. 1, 2 приложение 3).
На втором месте по распространению в скверах центральной части Воронежа стоят Populus nigra L., P. balsamifera L. (в среднем 17% от всех видов). Тополя произрастают в половине скверов Центрального района. Иногда встречаются тополя с пирамидальной формой кроны. Это преимущественно гибриды (пирамидально-осокоревый Камышинский, Бриз и др.), которые различаются по форме ствола и ветвей. В отдельных скверах тополя составляют более 20% («Энергия», «Молодежный», «Некрасовский», «Привокзальный»). Редко встречается тополь белый (Кольцовский сквер, сквер Дворца детей и юношества). Почти во всех изученных скверах Betida pendula Roth, составляет около 12% от всех видов которая. В скверах довольно много Acer platanoides L. (в среднем 10%). Тем не менее, в некоторых из них он составляет более 30% (им. Пушкина, Петровский, Первомайский сад), в других — не встречается совсем («Привокзальный», «Платоновский», «Энергия» и др.-). Весьма распространен Aesculus hippocastanum L. На территории таких скверов как ДК «Карла Маркса», «Студенческий», «Платонова» более 15% данного вида (Федорова А. И., 2006).
Следует отметить, что в скверах Ленинского района установлено довольно много плодовых, сохранившихся от существовавших здесь садов. Известно, что Ленинский район сформировался после Великой Отечественной войны на месте одноэтажных старых частных домов с садами. Плодовые деревья (груши, яблони, реже сливы) сохранились в этой части города во дворах и реже - на улицах (ул. Пушкинская), а также в скверах (сквер им. Куцыгина и др.).
Скверы Советского, Коминтерновского районов были созданы после 5060-х годов прошлого столетия, что связано с историей развития города. Скверы Коминтерновского района расположены в своем большинстве вблизи культурно-исторических и промышленных объектов. Московский проспект, переходящий в Задонское шоссе, разграничивает Коминтерновский район на две части. В целом вся промышленность расположена компактно в его западной части и базируется на сети подъездных путей. Восточная часть района представляет собой большой жилой массив, примыкающий на северо-востоке к городскому парку культуры и отдыха («Воронеж...», 1986). Если двигаться от Заставы по Московскому проспекту, то мы обнаружим семь скверов. Практически в самом начале пути встречаются «Электросигнальный», «Коминтерновский» и «Политехнический» скверы. Первые два носят названия заводов, вблизи которых они и созданы - экскаваторного завода им. Коминтерна и завода «Электросигнал». В 1962г. был организован Воронежский политехнический институт, ныне - Технический университет. Перед его главным корпусом находится и одноименный сквер. На пересечении ул. Транспортной и Урицкого, где на данный момент возвышается здание банка, расположен Брикманский сад. Когда-то здесь не было никаких улиц, и находился сад. Так сложились обстоятельства, что хозяйка вынуждена была продать сад. Распродажа шла по частям. Забыли о Брикма- не, и стали известными сады Солженикиных, Нефедьевых, Шмелевых, Гриневых, Беляевых, Франчези, Плясовых. Каждый сад был оригинален, так как каждому новому хозяину достались неповторимые участки, сформированные старым хозяином (Верзилин В. В. с соавт., 2005). В настоящее время на территории Брикманского сада остались старовозрастные деревья дуба черешчатого, клена платановидного, ясеня обыкновенного и других декоративных видов, плодовые же произрастают на примыкающих к сквверу садовых участках частного сектора. На основе анализа видового разнообразия, можно сделать вывод о том, что практически все скверы Коминтерновского района характеризуются обедненным видовым составом. Количество видов древесных растений колеблется от 6 до 13. Богатыми в этом отношении являются скверы «Мемориальный», «Политехнический», «Электросигнальный» (рис. 3 приложение 3). Наиболее распространенными видами являются Betula pendula Roth., VI- mus pinnato-ramosa Dieck. Betula pendida Roth, доминирует в таких скверах как «Электросигнальный (46%), «Московский»(50%), Vlmus pinnato-ramosa Dieck - «Комсомолец» (38%), «Ратный» (36%). Повсеместно встречаются Tilia cordata Mill., Acerplatanoides L. В отдельных скверах они составляют до 30% от общего числа видов. Если же сравнивать разнообразие в скверах Коминтерновского и Центрального районов, то, безусловно, в первом оно намного меньше. В скверах Коминтерновского района мы не встретили ни одного экземпляра таких редких для Воронежа видов-интродуцентов как Juglans manshurica Maxim., Cotinus coggygria Scop., Rhus typhina L. Gymnocladus dioicus (L.) C. Koch и др. На территории Советского района нами обследовано 11 скверов. Следует отметить, что данная территория начала застраиваться только с середины 50-х годов XX в. и лишь в 1973 г. был образован сам район.
